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近空间飞行环境双原子混合气体黏性干扰平板流动直接模拟蒙特卡罗方法
1
作者
胡佳志
李志辉
李凡
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025年第9期1737-1744,共8页
近空间飞行器绕流环境一方面表现为连续介质黏性干扰效应严重,另一方面因稀薄间断粒子效应而表现为物面速度滑移、温度跳跃等非平衡流动特点,导致连续流Navier-Stokes方程精细化求解困难。以20°楔角平板绕流为研究对象,借助适于蒙...
近空间飞行器绕流环境一方面表现为连续介质黏性干扰效应严重,另一方面因稀薄间断粒子效应而表现为物面速度滑移、温度跳跃等非平衡流动特点,导致连续流Navier-Stokes方程精细化求解困难。以20°楔角平板绕流为研究对象,借助适于蒙特卡罗方法的经典现象学能量交换模型为基础,通过将全部碰撞视为非弹性,控制转、平动能量参与交换比例缓解内能松弛过快,开发一种限制碰撞能量交换且解耦碰撞分子转动双松弛的直接模拟蒙特卡罗方法计算程序。对比验证程序与统一算法、开源DS2V程序、直接模拟蒙特卡罗-信息保存3种方法在超声速圆柱绕流的计算结果,结果显示,忽略统计波动影响程序能再现精细的流场激波结构且最大误差仅为5.6%;在此基础上模拟马赫数对20°楔角平板的气动力热影响并对比分析程序与二维直接模拟蒙特卡罗方法程序计算速度,发现粒子数密度、温度以及压力在楔角位置明显累计,在考虑飞行器热防护设计时,应重点关注楔角位置;相同计算条件下该程序单位时间步长计算速度相比直接模拟蒙特卡罗方法程序快28.7%。
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关键词
临近空间飞行环境黏性干
扰
效应
Borgnakke-Larsen能量松弛模型
直接模拟蒙特卡罗方法
直接模拟蒙特卡罗-信息保存方法
气体动理论统一算法
圆柱绕
流
平板扰流
马赫数
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职称材料
题名
近空间飞行环境双原子混合气体黏性干扰平板流动直接模拟蒙特卡罗方法
1
作者
胡佳志
李志辉
李凡
机构
北京流体动力科学研究中心
出处
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025年第9期1737-1744,共8页
基金
国家自然科学基金项目(12332013).
文摘
近空间飞行器绕流环境一方面表现为连续介质黏性干扰效应严重,另一方面因稀薄间断粒子效应而表现为物面速度滑移、温度跳跃等非平衡流动特点,导致连续流Navier-Stokes方程精细化求解困难。以20°楔角平板绕流为研究对象,借助适于蒙特卡罗方法的经典现象学能量交换模型为基础,通过将全部碰撞视为非弹性,控制转、平动能量参与交换比例缓解内能松弛过快,开发一种限制碰撞能量交换且解耦碰撞分子转动双松弛的直接模拟蒙特卡罗方法计算程序。对比验证程序与统一算法、开源DS2V程序、直接模拟蒙特卡罗-信息保存3种方法在超声速圆柱绕流的计算结果,结果显示,忽略统计波动影响程序能再现精细的流场激波结构且最大误差仅为5.6%;在此基础上模拟马赫数对20°楔角平板的气动力热影响并对比分析程序与二维直接模拟蒙特卡罗方法程序计算速度,发现粒子数密度、温度以及压力在楔角位置明显累计,在考虑飞行器热防护设计时,应重点关注楔角位置;相同计算条件下该程序单位时间步长计算速度相比直接模拟蒙特卡罗方法程序快28.7%。
关键词
临近空间飞行环境黏性干
扰
效应
Borgnakke-Larsen能量松弛模型
直接模拟蒙特卡罗方法
直接模拟蒙特卡罗-信息保存方法
气体动理论统一算法
圆柱绕
流
平板扰流
马赫数
Keywords
viscous interference effect of near-space flight environment
Borgnakke-Larsen energy relaxation model
direct simulation Monte Carlo method
direct simulation of Monte Carlo-information preservation method
gas dynamic theory unified algorithm
flow around a cylinder
plate turbulence
Mach number
分类号
V211 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
近空间飞行环境双原子混合气体黏性干扰平板流动直接模拟蒙特卡罗方法
胡佳志
李志辉
李凡
《哈尔滨工程大学学报》
北大核心
2025
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