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燃气非平衡流再生冷却流动传热数值模拟 被引量:18
1
作者 康玉东 孙冰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期119-124,共6页
为准确预测液体火箭发动机推力室身部再生冷却换热状况,采用数值模拟方法,对燃气、推力室壁和超临界气氢进行三维流动和换热耦合计算。采用6组分9步反应动力学模型计算燃气的非平衡化学反应,采用DO模型计算燃气辐射换热,考虑超临界气氢... 为准确预测液体火箭发动机推力室身部再生冷却换热状况,采用数值模拟方法,对燃气、推力室壁和超临界气氢进行三维流动和换热耦合计算。采用6组分9步反应动力学模型计算燃气的非平衡化学反应,采用DO模型计算燃气辐射换热,考虑超临界气氢物性随温度和压力的变化。获得了室壁温度场、燃气及冷却剂流场。结果表明,Redlich-Kwong方程、Peng-Robinson方程、Lucas法、TRAPP法能分别准确计算超临界氢的密度、定压比热容、粘度、导热系数,采用燃气非平衡流计算所得流场值更符合实际情况。 展开更多
关键词 再生冷却 化学非平衡流 流动 传热 数值仿真
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H_2/O_2燃烧的超声速非平衡流动的数值模拟 被引量:12
2
作者 张涵信 陈坚强 高树椿 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第2期14-23,共10页
本文从包含组分方程的完全NS方程出发,采用NND格式和H2/O2燃烧模型,通过求解NS方程,模拟了具有压缩拐角的二维管道和球头两类激波点火、燃烧流动。计算清楚地给出了流场中的激波、爆震波以及各种物理量的分布,并分析了... 本文从包含组分方程的完全NS方程出发,采用NND格式和H2/O2燃烧模型,通过求解NS方程,模拟了具有压缩拐角的二维管道和球头两类激波点火、燃烧流动。计算清楚地给出了流场中的激波、爆震波以及各种物理量的分布,并分析了激波、爆震波及其相互之间的耦合。在此基础上,讨论了稀释剂添加情况对流场的影响。计算中为了解决耦合方程组的刚性,提高计算的稳定时间步长,对化学生成源项,妥善地采用了隐式处理技术。 展开更多
关键词 非平衡流 爆震波 NS方程 微波
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过渡领域高超声速圆柱绕流直接模拟 被引量:11
3
作者 樊菁 沈青 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1995年第4期405-413,共9页
本文用直接模拟蒙特卡罗方法模拟了再入速度为7.5km/s,高度分别为80、85、90km,物壁是完全漫反射有限催化壁的圆柱绕流。在80km考察了壁面催化率的影响。计算结果表明:稀薄程度对壁面物理量和流场结构有十分显著... 本文用直接模拟蒙特卡罗方法模拟了再入速度为7.5km/s,高度分别为80、85、90km,物壁是完全漫反射有限催化壁的圆柱绕流。在80km考察了壁面催化率的影响。计算结果表明:稀薄程度对壁面物理量和流场结构有十分显著的影响,热力学和化学非平衡效应显著。随着高度降低,壁面催化率对壁面热流量等有明显影响。而流场沿物面方向变化比较缓慢,应用较粗的沿壁向网格也可以得到满意的宏观结果。最后,我们作了球体绕流的数值模拟并与半球头柱头部热流量的实验结果作了比较,二者符合良好。 展开更多
关键词 DSMC方法 壁面催化 稀薄 高超声速流
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Particle-based hybrid and multiscale methods for nonequilibrium gas flows 被引量:10
4
作者 Jun Zhang Benzi John +2 位作者 Marcel Pfeiffer Fei Fei Dongsheng Wen 《Advances in Aerodynamics》 2019年第1期239-253,共15页
Over the past half century,a variety of computational fluid dynamics(CFD)methods and the direct simulation Monte Carlo(DSMC)method have been widely and successfully applied to the simulation of gas flows for the conti... Over the past half century,a variety of computational fluid dynamics(CFD)methods and the direct simulation Monte Carlo(DSMC)method have been widely and successfully applied to the simulation of gas flows for the continuum and rarefied regime,respectively.However,they both encounter difficulties when dealing with multiscale gas flows in modern engineering problems,where the whole system is on the macroscopic scale but the nonequilibrium effects play an important role.In this paper,we review two particle-based strategies developed for the simulation of multiscale nonequilibrium gas flows,i.e.,DSMC-CFD hybrid methods and multiscale particle methods.The principles,advantages,disadvantages,and applications for each method are described.The latest progress in the modelling of multiscale gas flows including the unified multiscale particle method proposed by the authors is presented. 展开更多
关键词 nonequilibrium gas flow Multiscale simulation Hybrid method DSMC Fokker-Planck equation Boltzmann equation Unified statistical particle method
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高超声速飞行器高温流场数值模拟面临的问题 被引量:9
5
作者 李海燕 唐志共 +2 位作者 杨彦广 石安华 罗万清 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期176-191,共16页
随着高超声速飞行器目标光辐射和电磁散射特性研究的发展和深入,高温流场特性日益引起人们的关注。由于高温流场特性研究中涉及到非常多的复杂气动现象,如气动加热、烧蚀、辐射、燃烧、化学反应以及湍流等,因此其数值模拟面临着诸多挑... 随着高超声速飞行器目标光辐射和电磁散射特性研究的发展和深入,高温流场特性日益引起人们的关注。由于高温流场特性研究中涉及到非常多的复杂气动现象,如气动加热、烧蚀、辐射、燃烧、化学反应以及湍流等,因此其数值模拟面临着诸多挑战。这里基于连续流计算流体力学(CFD)技术和稀薄气体蒙特卡罗直接仿真(DSMC)方法,从化学物理模型建模、方法稳定性与数值求解效率出发,分析了高超声速飞行器外部绕流、尾迹和发动机喷焰三方面的流场特性数值模拟在不同弹道、热防护手段和飞行流域环境下所面临的问题。在此基础上提出了数值求解技术和化学物理模型建模今后需要发展的方向,为有效提高高超声速高温流场特性数值模拟效率、增加流场特性预测精度提供了指导,从而为研究流场对高超声速飞行器目标光辐射和电磁散射特性影响提供有效的基础数据。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 高温 数值模拟 非平衡 高超声速流动 尾迹 喷焰
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不同热化学非平衡模型对高超声速喷管流场影响的数值分析 被引量:8
6
作者 曾明 杭建 +1 位作者 林贞彬 瞿章华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期346-349,共4页
采用轴对称NS方程,数值研究不同热化学非平衡模型对高超声速喷管流场的影响,包括:(1)不同组元数的高温空气模型(5组元、7组元1、1组元)的比较;(2)热力非平衡(双温度)的化学动力过程与热力平衡(单温度)的化学动力过程的比较。计算结果表... 采用轴对称NS方程,数值研究不同热化学非平衡模型对高超声速喷管流场的影响,包括:(1)不同组元数的高温空气模型(5组元、7组元1、1组元)的比较;(2)热力非平衡(双温度)的化学动力过程与热力平衡(单温度)的化学动力过程的比较。计算结果表明,高焓风洞实验条件下喷管流场处于热力和化学都是非平衡的状态。在计算条件下,数值模拟以采用7组元或11组元的热化学非平衡模型为宜。 展开更多
关键词 高超声速 热化学模型 非平衡流 喷管流
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激波后高温高速流场中的传热特性研究 被引量:8
7
作者 王保国 李翔 黄伟光 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期963-980,共18页
激波后高温、高速流场中的热力学与传热特性分析是直接涉及到飞行器热防护设计与传热分析的关键问题之一,借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,并用高分辨率总变差减小(T... 激波后高温、高速流场中的热力学与传热特性分析是直接涉及到飞行器热防护设计与传热分析的关键问题之一,借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,并用高分辨率总变差减小(TVD)格式进行求解,计算与研究了Apollo工程AS-202返回舱再入地球大气层的6个飞行工况(飞行马赫数15.52~22.63)以及Huygens飞行器再入土卫六大气层的6个工况(飞行马赫数17.29~24.47),分析了不同工况下弓形脱体激波后高温高速流场的热力学与传热特性,计算得到了沿壁面的热流密度分布、温度分布以及Stanton数分布,并与国外相关飞行数据进行了比较,两者吻合较好.相关计算可以指导有关飞行器的热防护设计. 展开更多
关键词 高温传热分析 高温热化学 热防护设计 非平衡态流动 再入飞行
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再入弹头非平衡尾迹的回波特性分析 被引量:6
8
作者 牛家玉 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1990年第3期286-292,共7页
本文利用文[1]方法计算了纯空气非平衡再入弹头尾迹流场,分析了尾迹等离子体场对雷达波的频响效应,并进一步估算了几种高程条件下的雷达散射截面,说明影响截面大小和分布的几个重要因素。分析和计算表明,以物体底部直径和环境参数表征... 本文利用文[1]方法计算了纯空气非平衡再入弹头尾迹流场,分析了尾迹等离子体场对雷达波的频响效应,并进一步估算了几种高程条件下的雷达散射截面,说明影响截面大小和分布的几个重要因素。分析和计算表明,以物体底部直径和环境参数表征的雷诺数达到转捩值以后,在完全湍流尾迹中可能出现散射截面的突增现象。 展开更多
关键词 再入弹头 尾迹 回波 非平衡流动
全文增补中
采用态-态模型的高温空气非平衡喷管流数值研究
9
作者 王辉 曾明 +2 位作者 段欣葵 王东方 刘伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1377-1394,共18页
采用态-态模型在总温T_(0)=2000K~8000 K、总压p_(0)=1~20 MPa范围,开展高温空气准一维非平衡喷管流动数值模拟.考虑5种化学组元(N_(2),O_(2),NO,N,O),其中N_(2),O_(2),N_(O)分别有61,46,48个振动能级,将不同振动能级上的粒子视为不同组... 采用态-态模型在总温T_(0)=2000K~8000 K、总压p_(0)=1~20 MPa范围,开展高温空气准一维非平衡喷管流动数值模拟.考虑5种化学组元(N_(2),O_(2),NO,N,O),其中N_(2),O_(2),N_(O)分别有61,46,48个振动能级,将不同振动能级上的粒子视为不同组元,共157个组元.对未见公开文献给出速率系数的分子能级跃迁过程,综合振动能方程松弛时间和其他类似微观过程跃迁速率系数进行折算.计算结果表明,喷管喉道前流动接近平衡,喉道后出现非平衡,喉道下游不远处发生化学组元质量分数、较低振动能级分子数和表征振动能的振动温度的冻结,N_(2)的振动温度冻结较NO和O_(2)早,冻结值也更高;对振动能级跃迁起主导作用的微观机制是平动-振动能量交换(VT)过程,复合反应生成的分子更多位于中等振动能级;喷管非平衡和冻结区域分子能级分布偏离振动温度下的玻尔兹曼分布,高能级出现过分布;提高驻室总压能够降低喷管流动非平衡程度,推迟热化学冻结发生. 展开更多
关键词 热化学非平衡 态-态模型 振动能级分布 喷管流动 高焓风洞
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离散Boltzmann方程的求解:基于有限体积法
10
作者 孙佳坤 林传栋 +3 位作者 苏咸利 谭志城 陈亚楼 明平剑 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期70-79,共10页
近十年来,离散Boltzmann方法在复杂非平衡流体系统领域的应用取得了显著的进展,这种方法已逐步成为描述和预测流体系统行为的重要手段.该方法的控制方程是一套简单统一的离散Boltzmann方程,其离散格式的选取对于数值模拟的计算精度和稳... 近十年来,离散Boltzmann方法在复杂非平衡流体系统领域的应用取得了显著的进展,这种方法已逐步成为描述和预测流体系统行为的重要手段.该方法的控制方程是一套简单统一的离散Boltzmann方程,其离散格式的选取对于数值模拟的计算精度和稳定性有着直接影响.为了提高数值模拟的可靠性,本文引入有限体积法用于求解离散Boltzmann方程.有限体积法是一种常用的数值计算方法,具有守恒性强、精度高等特点,可用于有效处理高速可压缩流体的数值计算问题.本文采用MUSCL格式进行重构,并引入了通量限制器以提高数值计算的稳定性.最后,对基于有限体积的离散Boltzmann方法进行了验证,数值算例包括冲击波、Lax激波管以及声波.结果表明,该方法能够准确刻画冲击波、稀疏波、声波,以及物质界面的演化,同时确保系统的质量、动量和能量守恒,还可以准确测量流体系统的流体力学和热力学非平衡效应. 展开更多
关键词 离散Boltzmann方法 有限体积法 非平衡效应 可压缩流
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热化学非平衡辐射流场数值研究 被引量:6
11
作者 黄华 曾明 瞿章华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第5期541-546,共6页
从耦合辐射的轴对称热化学非平衡N-S方程出发,采用双温度、11组元反应气体模型,耦合“线-线”精细辐射模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREII飞船热化学非平衡辐射流场,得到了有关辐射热和... 从耦合辐射的轴对称热化学非平衡N-S方程出发,采用双温度、11组元反应气体模型,耦合“线-线”精细辐射模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREII飞船热化学非平衡辐射流场,得到了有关辐射热和辐射光谱计算结果,并与有关文献的实验结果和计算结果进行了比较。 展开更多
关键词 高超声速 飞行器 热化学非平衡辐射流场 数值模拟
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11组元轴对称热化学非平衡流场的数值研究 被引量:4
12
作者 黄华 瞿章华 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期462-465,共4页
本文从轴对称热化学非平衡N- S方程出发,采用双温度、十一组元反应气体模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREII飞船热化学非平衡流场。文中同时给出了七组元模型的计算结果,并进行了结果比较。
关键词 数值计算 非平衡流场 航天器 轴对称 热化学
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再入飞行器热化学非平衡流场磁流体动力学控制机理
13
作者 罗仕超 胡守超 +4 位作者 柳军 吴里银 孔小平 常雨 吕明磊 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第7期185-196,共12页
理论研究基础上建立热化学非平衡流场、外加磁场及霍尔电场耦合计算方法,数值分析不同外加磁场条件下典型再入飞行器高温热化学非平衡流场控制效果.研究表明,区别于量热完全气体,考虑高温气体效应后,化学反应吸热,流场温度降低,降低高... 理论研究基础上建立热化学非平衡流场、外加磁场及霍尔电场耦合计算方法,数值分析不同外加磁场条件下典型再入飞行器高温热化学非平衡流场控制效果.研究表明,区别于量热完全气体,考虑高温气体效应后,化学反应吸热,流场温度降低,降低高超声速磁控热防护效率;高焓热电离磁流体绕流流场,驻点区域逆流向的洛伦兹力分量对流体的减速,而肩部区域法向洛伦兹力改变局部流场结构,使得激波发生偏折;磁控热防护系统绝缘壁面情况下霍尔效应对磁控效果影响较小,肩部区域甚至有助于增强防热效果.绝缘壁面条件下,典型状态的驻点热流和肩部热流分别降低26.5%和52.7%,热流控制效果优于导电壁面. 展开更多
关键词 再入飞行器 热化学非平衡 磁流体动力学 流动控制 数值模拟
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热力学非平衡对超燃冲压发动机冷态流动影响研究 被引量:4
14
作者 韩亦宇 张若凌 +2 位作者 邢建文 贺元元 周凯 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期157-169,共13页
随着流动马赫数和温度的变化,热力学非平衡对流动的影响也在变化。为研究热力学非平衡对不同飞行马赫数下的超燃冲压发动机冷态流动的影响,对三个经典的超燃冲压发动机模型,包括JAXA M12-02超燃冲压发动机、DLR超燃冲压发动机以及Hyshot... 随着流动马赫数和温度的变化,热力学非平衡对流动的影响也在变化。为研究热力学非平衡对不同飞行马赫数下的超燃冲压发动机冷态流动的影响,对三个经典的超燃冲压发动机模型,包括JAXA M12-02超燃冲压发动机、DLR超燃冲压发动机以及Hyshot II超燃冲压发动机进行数值模拟。针对每个超燃冲压发动机,分别采用三种热力学模型进行模拟,包括量热完全气体模型(对应冻结流动),单温度模型(对应热力学平衡流动)以及双温度模型(对应热力学非平衡流动)。计算结果表明,热力学模型对超燃冲压发动机内流波系结构的位置有一定影响:从整体上来说,双温度模型计算所得波系位置比量热完全气体模型计算结果靠后,比单温度模型计算结果靠前;不同热力学模型计算所得波系位置在发动机前段相对较为接近,而随着向下游发展,波系位置的差别逐渐增大,这是上游每一道波系位置的差别逐渐累积的结果。在发动机前段,双温度模型计算所得波系位置更接近于量热完全气体模型计算结果。通过分析不同热力学模型计算所得激波角可以对此进行解释。而就本文涉及的三个小尺寸超燃冲压发动机而言,热力学模型对气动力和力矩的影响相对较小。不同热力学模型计算所得气动力和力矩的差别主要来源于计算所得激波串位置的差别。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 热力学非平衡 热力学模型 双温度模型 内流 数值模拟
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A review of the mathematical modeling of equilibrium and nonequilibrium hypersonic flows 被引量:1
15
作者 Wenqing Zhang Zhijun Zhang +1 位作者 Xiaowei Wang Tianyi Su 《Advances in Aerodynamics》 2022年第1期798-844,共47页
This paper systematically reviews the mathematical modeling based on the computational fluid dynamics(CFD)method of equilibrium and nonequilibrium hypersonic flows.First,some physicochemical phenomena in hypersonic fl... This paper systematically reviews the mathematical modeling based on the computational fluid dynamics(CFD)method of equilibrium and nonequilibrium hypersonic flows.First,some physicochemical phenomena in hypersonic flows(e.g.,vibrational energy excitation and chemical reactions)and the flow characteristics at various altitudes(e.g.,thermochemical equilibrium,chemical nonequilibrium,and thermochemical nonequilibrium)are reviewed.Second,the judgment rules of whether the CFD method can be applied to hypersonic flows are summarized for accurate numerical calculations.This study focuses on the related numerical models and calculation processes of the CFD method in a thermochemical equilibrium flow and two nonequilibrium flows.For the thermochemical equilibrium flow,the governing equations,chemical composition calculation methods,and related research on the thermodynamic and transport properties of air are reviewed.For the nonequilibrium flows,the governing equations that include one-,two-,and three-temperature models are reviewed.The one-temperature model is applied to a chemical nonequilibrium flow,whereas the two-and three-temperature models are applied to a thermochemical nonequilibrium flow.The associated calculations and numerical models of the thermodynamic and transport properties,chemical reaction sources,and energy transfers between different energy modes of the three models are presented in detail.Finally,the corresponding numerical models of two special wall boundary conditions commonly used in hypersonic flows(i.e.,slip boundary conditions and catalytic walls)and related research,are reviewed. 展开更多
关键词 Mathematical modeling Hypersonic flows Chemical nonequilibrium flow Thermochemical nonequilibrium flow Thermochemical equilibrium flow
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飞船轴对称热化学非平衡流场数值求解 被引量:4
16
作者 黄华 柳军 瞿章华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第3期1-4,共4页
本文从轴对称热化学非平衡N-S方程出发,利用时间相关法,采用双温度、七组元反应气体模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREI飞船热化学非平衡流场,得到了较为准确的结果,并分析了热力非平衡对流... 本文从轴对称热化学非平衡N-S方程出发,利用时间相关法,采用双温度、七组元反应气体模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREI飞船热化学非平衡流场,得到了较为准确的结果,并分析了热力非平衡对流场的影响。 展开更多
关键词 飞船 热化学 非平衡流场 N-S方程 轴对称 数值解
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高超声速热化学非平衡流动双温度模型的精度研究
17
作者 王小永 洪启臻 +1 位作者 胡远 孙泉华 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期126-137,共12页
由于一些经验性的假设,高超声速热化学非平衡流动模拟中广泛使用的双温度模型包含很大的不确定性.为了克服传统双温度模型的缺陷,本文基于修正Marrone-Treanor model的方法建立了修正的Macheret-Fridman model.一些典型的算例被用来验... 由于一些经验性的假设,高超声速热化学非平衡流动模拟中广泛使用的双温度模型包含很大的不确定性.为了克服传统双温度模型的缺陷,本文基于修正Marrone-Treanor model的方法建立了修正的Macheret-Fridman model.一些典型的算例被用来验证上述修正模型和广泛采用的双温度模型的精度.此外,本文重点分析和讨论了修正模型预测精度提高的原因.研究结果表明,基于Marrone-Treanor model的修正方法可以推广至传统的双温度模型中,并显著提高其预测精度.此外,精确模拟高超声速热化学非平衡流动需要考虑三个方面的因素:离解速率、振动-离解耦合作用以及非Boltzmann效应.非Boltzmann效应降低了离解速率和振动导致的离解能变化.对比而言,离解速率的影响大于非Boltzmann效应导致的离解能的变化.为了提高传统双温度模型的预测精度,未来工作可以主要集中在提高离解速率的精度上面. 展开更多
关键词 nonequilibrium flow Two-temperature model Quasi-classical trajectory Non-Boltzmann effect Vibration-dissociation couplingeffect
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喷管一维流场化学非平衡通用计算软件研制 被引量:2
18
作者 王大鹏 蔡国飙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期282-285,共4页
研制的火箭发动机一维喷管非平衡流通用计算软件 ,建立在一个统一的化学反应库之上。该通用计算软件可对推进剂元素为碳、氢、氧、氮、氟、氯的火箭发动机喷管进行一维化学非平衡流数值模拟。通过计算推进剂元素为氢、氧和碳、氢、氧、... 研制的火箭发动机一维喷管非平衡流通用计算软件 ,建立在一个统一的化学反应库之上。该通用计算软件可对推进剂元素为碳、氢、氧、氮、氟、氯的火箭发动机喷管进行一维化学非平衡流数值模拟。通过计算推进剂元素为氢、氧和碳、氢、氧、氮的喷管一维化学非平衡流 ,得到了喷管流场的速度、温度、密度、压力及各组分的质量百分比等参数 ,为工程设计提供了依据。 展开更多
关键词 通用计算软件 液体火箭发动机 喷嘴 喷管 一维化学非平衡流 推进剂成分 数学模拟
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非平衡流模拟参数ρ∞L有效性的数值分析 被引量:2
19
作者 曾明 林贞彬 +1 位作者 柳军 瞿章华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期177-184,共8页
在非平衡流相似律现有研究成果的基础上,通过对化学反应特征时间、具体流场区域热化学状态、辐射输运方程的分析,并结合若干典型算例,讨论双体碰撞反应的非平衡尺度效应模拟参数ρ_∞L对高空高超声速飞行器全流场适用的条件.结果表明,... 在非平衡流相似律现有研究成果的基础上,通过对化学反应特征时间、具体流场区域热化学状态、辐射输运方程的分析,并结合若干典型算例,讨论双体碰撞反应的非平衡尺度效应模拟参数ρ_∞L对高空高超声速飞行器全流场适用的条件.结果表明,当模拟参数ρ_∞L值低于一定范围时,在高超声速流场非平衡区中离解非平衡起主导作用,此时模拟参数ρ_∞L不仅对全流场的无量纲参数分布有效,而且对流场电离特性、模型气动热特性、分子光谱范围的驻点辐射谱强度都是有效的.模拟参数ρ_∞L的有效性与自由流速度、不同类物理量和流场不同区域均相关:当自由流速度增加时,对全场有效的ρ_∞L要求ρ_∞L值减小;与无量纲压力、密度和温度相比,对化学组元特别是离子组元分布有效的ρ_∞L所要求的ρ_∞L值更小;与模型头部区相比,在身部区有效的ρ_∞L所要求的ρ_∞L值更小. 展开更多
关键词 高超声速 非平衡流 非平衡尺度效应 双尺度参数 高温空气辐射
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Effects of chemical energy accommodation on nonequilibrium flow and heat transfer to a catalytic wall 被引量:2
20
作者 Shunliang ZHANG Zhihui WANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期165-175,共11页
The accurate prediction of the aeroheating performance of hypersonic vehicles requires more detailed modeling of the catalysis process,rather than merely employing a catalytic coefficient.In this paper,the theoretical... The accurate prediction of the aeroheating performance of hypersonic vehicles requires more detailed modeling of the catalysis process,rather than merely employing a catalytic coefficient.In this paper,the theoretical modeling,as well as the direct simulation Monte Carlo method,is used to preliminarily study the incomplete chemical energy accommodation effects,that is,only a part of the potential energy released in the heterogenous recombination reaction is transferred to the surface,while the remaining is retained as the vibrational energy of the desorbed molecule.An integrated model is proposed to describe the contribution of each energy mode in the rarefied nonequilibrium heat and mass transfer process.Based on the model and several Damko?hler numbers,an analytical formula is derived,and is also shown to compare well with the numerical results.On account of the incomplete accommodations of the chemical and vibrational energy on the wall,a variation up to 20%is observed in predicting the stagnation point heat flux under typical nonequilibrium flow conditions.This study could enrich our understanding of the nonequilibrium heat transfer phenomenon and also shows a potential practical value. 展开更多
关键词 Catalytic reaction Energy accommodation Heat transfer nonequilibrium flow Stagnation point
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