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题名真空羽流中相变过程DSMC仿真方法研究
被引量：1
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作者
李中华
李志辉
吴俊林
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机构
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所
中国空气动力研究与发展中心飞行器流体物理全国重点实验室
国家计算流体力学实验室
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1356-1365,共10页
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文摘
真空燃气羽流快速膨胀过程中,其中的H_(2)O和CO_(2)等组元容易发生凝结相变现象.为了研究真空羽流中水蒸气的相变产物冰晶对羽流红外信号、侵蚀等污染效应的影响,开展羽流中相变过程的数值模拟方法研究.基于稀薄两相羽流双向耦合DSMC方法,采用经典成核理论和液滴生长理论,建立了真空羽流的相变过程的数值仿真方法.对水蒸气在拉法尔喷管中自凝结试验的仿真.通过与试验结果的对比,对经典成核理论进行了修正,对成核率给出了10^(3)的修正因子,可以得到与试验符合的仿真结果,表明对成核理论修正后,可以应用到稀薄流动的数值模拟中.对某发动机真空羽流相变流场的仿真,在核心区得到与CFD相近的结果.仿真结果表明,在羽流流场中,由于相变,存在较多的冰晶颗粒,在计算条件下,羽流核心区冰晶数密度最大达到10^(15) m^(-3)的量级,冰晶直径在约10^(-8) m的量级.在真空环境下,随着羽流向倒流区无限制膨胀,倒流区流场内也会出现一定数量的冰晶颗粒,数密度从10^(7)~10^(10)m^(-3)的量级,直径在5.0×10^(-10)m的量级.颗粒在空间的数密度、尺寸等分布与气相分布存在差异,需要开展相关污染效应的影响研究.
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关键词
真空羽流
相变
成核
直接模拟蒙特卡罗
数值仿真
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Keywords
vacuum plume
phase transition
nucleation
direct simulate Monte Carlo
numerical simulation
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分类号
O356
[理学—流体力学]
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