發(fā)布時(shí)間：2021-11-11 08:45

　　臨近空間囊括了近連續(xù)流、滑移流和部分過(guò)渡流,是高超聲速飛行器入軌與返回的必經(jīng)區(qū)域�？臻g環(huán)境的特殊性決定高超聲速飛行器在穿過(guò)時(shí)必須考慮稀薄大氣環(huán)境對(duì)飛行器氣動(dòng)力/熱的影響。同時(shí)考慮到數(shù)值模擬已廣泛應(yīng)用到氣動(dòng)力/熱的預(yù)測(cè)當(dāng)中,而網(wǎng)格質(zhì)量是決定數(shù)值計(jì)算成敗的關(guān)鍵之一,因此為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)稀薄效應(yīng)下高超聲速飛行器表面的氣動(dòng)力/熱,本文基于非線性耦合本構(gòu)方程（NCCR）開(kāi)展一系列的研究。首先本文基于當(dāng)?shù)靥荻瓤伺瓟?shù),提出一種適用于NS和NCCR方程的網(wǎng)格尺度參數(shù)準(zhǔn)則,并分析不同因素對(duì)網(wǎng)格準(zhǔn)則適用性和一致性的影響,驗(yàn)證該網(wǎng)格準(zhǔn)則的工程適用性,并基于Kn_GLL給出適用于不同計(jì)算條件下用于確定壁面法向網(wǎng)格尺度上限的網(wǎng)格收斂判定準(zhǔn)則。在不同來(lái)流溫度條件下,將Kn_GLL與傳統(tǒng)的基于來(lái)流參數(shù)的網(wǎng)格雷諾數(shù)準(zhǔn)則進(jìn)行比較,分析Kn_GLL相較于網(wǎng)格雷諾數(shù)的優(yōu)越性。在計(jì)算外形的迎風(fēng)區(qū),NCCR方程對(duì)網(wǎng)格準(zhǔn)則的適用性以及網(wǎng)格收斂判定準(zhǔn)則回歸到NS方程,這與NCCR方程在近連續(xù)流退化到NS方程有著密切的聯(lián)系,證明了NCCR方程理論的正確性。在計(jì)算外形的背風(fēng)區(qū),... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

流動(dòng)區(qū)域劃分

某探月返回器的直接再入軌道與跳躍再入軌道[4]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論10基于當(dāng)?shù)販囟忍荻鹊木W(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)，主要給出的網(wǎng)格準(zhǔn)則為max，即網(wǎng)格上限。該方法對(duì)壁面處的熱流通量數(shù)值計(jì)算過(guò)程進(jìn)行分析。壁面數(shù)值格式一般存在多種離散形式，文中選取基于虛擬網(wǎng)格技術(shù)的壁面熱流通量格式，如圖1-3，其中1T為壁面第一層網(wǎng)格格心處溫度，1T為壁面虛網(wǎng)格格心處溫度，wK為壁面處氣體熱傳導(dǎo)系數(shù)，Qw為壁面熱流，y為壁面第一層網(wǎng)格高度。圖1-3壁面處數(shù)值熱流通量計(jì)算示意圖網(wǎng)格準(zhǔn)則計(jì)算公式可表示為：max2QwwwTKy=(1.6)由圖1-3，確定的max在相同壁溫下隨當(dāng)?shù)責(zé)崃鞯淖兓煌�，熱流較高時(shí)對(duì)應(yīng)臨界網(wǎng)格尺度較小，熱流較低時(shí)對(duì)應(yīng)臨界網(wǎng)格尺度較大，該準(zhǔn)則計(jì)算的數(shù)值為第一層法向網(wǎng)格間距的上限�；谧杂蓙�(lái)流參數(shù)的網(wǎng)格雷諾數(shù)準(zhǔn)則雖然是是目前使用最廣泛的方法，Re以及基于該方法進(jìn)行修正的網(wǎng)格準(zhǔn)則存在人為調(diào)整的范圍很大，經(jīng)驗(yàn)性和隨意性較強(qiáng)�；诒诿娴木W(wǎng)格雷諾數(shù)，在計(jì)算前無(wú)法確定壁面參數(shù)，只能通過(guò)多套網(wǎng)格進(jìn)行測(cè)試，導(dǎo)致該方法不具有實(shí)用性。MFP準(zhǔn)則雖然具有較好的物理意義，但是其從理論上計(jì)算的第一層網(wǎng)格間距為被認(rèn)為是網(wǎng)格間距的下限，這樣會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量大，較難收斂�；诋�(dāng)?shù)靥荻鹊木W(wǎng)格準(zhǔn)則，從其理論上認(rèn)為是計(jì)算法向第一層網(wǎng)格間距的上限，但是需要多套網(wǎng)格進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算駐點(diǎn)熱流，因此也不具有實(shí)用性。所以提出一套工程應(yīng)用性強(qiáng)的壁面網(wǎng)格尺度參數(shù)準(zhǔn)則是非常有必要的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于非線性耦合本構(gòu)關(guān)系的改進(jìn)邊界條件[J]. 江中正,趙文文,袁震宇,陳偉芳.  航空學(xué)報(bào). 2018(10)
[2]稀薄氣體動(dòng)力學(xué)的非線性耦合本構(gòu)方程理論及驗(yàn)證[J]. 肖洪,商雨禾,吳迪,師羊羊.  航空學(xué)報(bào). 2015(07)
[3]高超聲速氣動(dòng)熱數(shù)值模擬法向網(wǎng)格準(zhǔn)則[J]. 張亮,程曉麗,艾邦成.  力學(xué)與實(shí)踐. 2014(06)
[4]高超聲速氣動(dòng)熱數(shù)值計(jì)算壁面網(wǎng)格準(zhǔn)則[J]. 張智超,高振勛,蔣崇文,李椿萱.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
[5]基于分子平均自由程的熱流計(jì)算壁面網(wǎng)格準(zhǔn)則[J]. 程曉麗,艾邦成,王強(qiáng).  力學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[6]氣動(dòng)熱數(shù)值模擬中的網(wǎng)格相關(guān)性及收斂[J]. 潘沙,馮定華,丁國(guó)昊,田正雨,楊越明,李樺.  航空學(xué)報(bào). 2010(03)
[7]熱流CFD計(jì)算中格式和網(wǎng)格效應(yīng)若干問(wèn)題研究[J]. 閻超,禹建軍,李君哲.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2006(01)
[8]高超音速化學(xué)非平衡流的隱式格式迭代解法[J]. 王浩,吳頌平,陸燁.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2002(01)

博士論文
[1]稀薄氣體流動(dòng)非線性耦合本構(gòu)關(guān)系模型理論與數(shù)值研究[D]. 江中正.浙江大學(xué) 2019
[2]微納尺度氣流的速度滑移及流動(dòng)特性研究[D]. 楊琴.上海大學(xué) 2015
[3]高溫非平衡效應(yīng)下的激波干擾與激波反射[D]. 李季.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[4]高超聲速流動(dòng)Burnett方程穩(wěn)定性與數(shù)值計(jì)算方法研究[D]. 趙文文.浙江大學(xué) 2014
[5]高超聲速氣動(dòng)熱數(shù)值模擬方法及大規(guī)模并行計(jì)算研究[D]. 潘沙.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3488556