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在稀薄气流中用红外热图测量中低量值热流

红外与激光工程 2021年第4期50卷 58-64页

作者：李明方明李震乾中国空气动力研究与发展中心超高速所四川绵阳621000

在分析高高空热流测量需求基础上,针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点,从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量... 详细信息

在分析高高空热流测量需求基础上,针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点,从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量的影响。其次选择较低热扩散系数模型绝热材料、采用瞬变平面热源法提高试验模型材料热物性参数标定精度、采用漫反射补偿等提高发射率测量精度等手段,提高中低量值热流测量精度。最后,在利用薄壁量热法获得模型表面热流时,测量MW/m2量级热流是把热电偶焊接在试验模型内壁面,而用红外热图及测量几kW/m2到几百kW/m2量级热流是测量模型外壁面热流,为了对这三者结果进行比较,在马赫数Ma为12、试验总压P0为4.2 MPa、试验总温T0为700 K的试验状态下,用热电偶与红外热图同时测量了双锥薄壁模型不同点的热流,结果表明:红外测热结果与热电偶测量外壁面结果更接近,热电偶布置在外壁面位置所获得的热流大于布置在内壁面位置所获得的热流,模型加热时间对不同量值热流测量的影响是不同的。

关键词：红外热图热流测量稀薄气流风洞试验

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高超音速稀薄气流中平头圆柱尖锥热交换实验研究

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空气动力学学报 1984年第2期 61-65页

作者：华威

一、引言随着航天飞行器的发展,稀薄气流中热交换实验研究工作也得到了相应的发展。对于平板,球,钝柱,尖、钝锥,三角翼等简单体,国外已做了大量的研究工作,这对于稀薄气体动力学的基础理论研究和工程设计都是有益的。由于简单体的稀... 详细信息

一、引言随着航天飞行器的发展,稀薄气流中热交换实验研究工作也得到了相应的发展。对于平板,球,钝柱,尖、钝锥,三角翼等简单体,国外已做了大量的研究工作,这对于稀薄气体动力学的基础理论研究和工程设计都是有益的。由于简单体的稀薄气动特性具有一定的典型性,理论上对它进行严密的分析存在一定的困难,因此,作为实验研究计划的一部分,在低密度高超音速风洞中进行了零攻角平头圆柱和半锥角10°尖锥等三个模型的热交换实验研究。

关键词：尖锥热交换系数半锥角攻角迎角平头圆柱稀薄气流实验研究

高超声速稀薄气流中球阻力系数的一种简单公式

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空气动力学学报 1985年第1期 107-111页

作者：马家驩中国科学院力学研究所

本文提出了以粘性参数K=M_∞/√Re_D为变量的球阻系数的简单关系式。它适用于高超声速稀薄气流的情况,在Re_D=5×10~2～10~5;M_∞=8～25的范围中与实验数据吻合。此外,按此式计算的球阻系数而得到的标定球的动压值与由皮托压力测定所得... 详细信息

本文提出了以粘性参数K=M_∞/√Re_D为变量的球阻系数的简单关系式。它适用于高超声速稀薄气流的情况,在Re_D=5×10~2～10~5;M_∞=8～25的范围中与实验数据吻合。此外,按此式计算的球阻系数而得到的标定球的动压值与由皮托压力测定所得结果一致。

关键词：稀薄气流皮托动压自由飞飞行阻力系数高超声速标定球粘性参数

稀薄流热化学非平衡直角坐标网格DSMC方法研究

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稀薄流热化学非平衡直角坐标网格DSMC方法研究

作者：朱江南京航空航天大学

学位级别：硕士

直接模拟Monte Carlo方法(简称DSMC)是由Bird发展的用于求解稀薄气体动力学问题的一种新方法。本文在Bird研究的基础上开展了三维直角坐标网格DSMC方法的研究,考虑热化学非平衡效应,发展了一套可用于求解高超稀薄流动的DSMC数值模拟程... 详细信息

直接模拟Monte Carlo方法(简称DSMC)是由Bird发展的用于求解稀薄气体动力学问题的一种新方法。本文在Bird研究的基础上开展了三维直角坐标网格DSMC方法的研究,考虑热化学非平衡效应,发展了一套可用于求解高超稀薄流动的DSMC数值模拟程序。首先,阐述了DSMC方法的研究背景以及发展现状。梳理了稀薄气体流动所涉及的分子气体动力学、统计热力学等相关理论知识。其次,运用了网格加密技术和网格切割技术进行直角坐标网格的生成,保证了计算的精度以及网格单元的贴体性。发展了一种全新的相邻单元搜索算法来追踪分子在网格间的迁移,该算法结合了射线法和二进制判别法,具有较强的通用性。运用FORTRAN90语言并结合相关模型及算法编制了DSMC程序,并通过相关算例进行了验证。然后,阐述了碰撞化学反应理论以及平衡碰撞原理。讨论了空气五组元化学反应模型。结合能量交换模型以及化学反应模型编写了化学反应模块,并通过相关算例进行了验证。最后,研究了DSMC方法的并行技术。结合动态分区策略以及MPI消息传递库编写了DSMC方法的并行程序,并通过相关算例对并行计算效率进行了验证。本文发展的DSMC方法计算程序可对高超声速稀薄流场特性进行数值模拟和分析,可用于地球大气环境下飞行器再入问题的研究,对工程设计有一定的参考价值和指导意义。

关键词：稀薄气流 DSMC 直角坐标网格热化学非平衡并行算法