為模擬大型航天器離軌再入近連續(xù)過渡流區(qū)高超聲速氣動(dòng)力/熱繞流特征,構(gòu)建了基于直接模擬蒙特卡洛法碰撞限制器技術(shù)的混合方法,發(fā)展了基于密度梯度的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)混合網(wǎng)格處理技術(shù)與變時(shí)間步長計(jì)算方案。利用當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)梯度的克努森數(shù)作為判斷連續(xù)流失效的參數(shù),將流場劃分為不同區(qū)域,在連續(xù)流區(qū)采用碰撞限制器以及大網(wǎng)格尺度和大時(shí)間步長,在流場的大梯度區(qū)域——包括激波和壁面邊界層區(qū)域——采用基于當(dāng)?shù)孛芏忍荻鹊膭?dòng)態(tài)自適應(yīng)碰撞網(wǎng)格和取樣網(wǎng)格處理技術(shù)。為保證整個(gè)流場范圍每個(gè)碰撞網(wǎng)格內(nèi)的模擬粒子數(shù)分布更加均勻,采用變時(shí)間步長計(jì)算方案,并固定當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長與粒子權(quán)重的比值,避免了因分子穿越網(wǎng)格界面產(chǎn)生的復(fù)制或消失。通過計(jì)算類天宮飛行器低密度風(fēng)洞試驗(yàn)狀態(tài)的氣動(dòng)力系數(shù),并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了上述算法的高精度模擬能力與可靠性。同時(shí)模擬分析了帶太陽電池帆板的類天宮飛行器再入85 km高超聲速復(fù)雜氣動(dòng)力熱,及頭部對(duì)接臺(tái)與板艙非規(guī)則物形繞流所致激波/邊界層干擾、流動(dòng)分離與強(qiáng)氣動(dòng)力熱致太陽電池帆板毀壞發(fā)生首次解體機(jī)制。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

類天宮飛行器氣動(dòng)力系數(shù)DSMC計(jì)算與試驗(yàn)比較

圖2～3分別給出了0°和20°迎角下試驗(yàn)狀態(tài)流場的密度、壓力和馬赫數(shù)等值線分布云圖,可以看出復(fù)雜繞流現(xiàn)象及頭部區(qū)域的激波/邊界層流動(dòng)干擾特征,表明基于當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)參數(shù)自適應(yīng)的DSMC方法對(duì)于捕捉復(fù)雜的流動(dòng)干擾細(xì)節(jié)是有效的。圖3 類天宮飛行器20°迎角流場等值線分布

類天宮飛行器20°迎角流場等值線分布


本文編號(hào)：3348868