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高超声速化学非平衡流动Navier-Stokes/DSMC耦合算法  
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【英文篇名】 Navier-Stokes/DSMC hybrid algorithm for hypersonic flows with chemical non-equilibrium
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【作者】 李中华; 党雷宁; 李志辉;
【英文作者】 LI Zhonghua; DANG Leining; LI Zhihui; Hypervelocity Aerodynamics Institute; China Aerodynamics Research and Development Center; National Laboratory of Computational Fluid Dynamics;
【作者单位】 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所; 国家计算流体力学实验室;
【文献出处】 航空学报 , Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 编辑部邮箱 2018年 10期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 过渡流; CFD; DSMC; 信息交换; 耦合算法; 化学非平衡;
【英文关键词】 transition flow; CFD; DSMC; information exchange; hybrid algorithm; chemical non-equilibrium;
【摘要】 基于相同的化学反应模型,在已有计算流体力学(CFD)和直接仿真蒙特卡罗(DSMC)方法及程序的基础上,采用Modular Particle-Continuum(MPC)耦合技术,建立了包含化学非平衡Navier-Stokes/DSMC耦合算法。算法结构中DSMC计算区域在CFD计算结果上根据当地克努森数自动选取。发展了适用于流场分区信息交换的亚松弛技术,抑制DSMC方法对CFD计算的影响。把DSMC方法和CFD的应用范围拓展到过渡流区,为复杂飞行器近连续过渡流区高超声速化学非平衡流动数值模拟研究提供了一种工程适用的预测分析手段。通过对二维圆柱高超声速化学非平衡绕流的算例与其他结果的比较研究,表明耦合算法不论在流场结构、流场非平衡现象,还是飞行器表面参数、整体气动力/热特性方面,都能够得到与全DSMC计算吻合的结果,证实了所建立的Navier-Stokes/DSMC耦合计算模型与方法的有效性和可靠性。仿真了某航天器解体碎片在过渡区的化学非平衡流动,得到碎片在过渡区的气动力/热特性,为碎片的陨落计算提供依据。
【英文摘要】 Based on the same chemical reaction model,an Navier-Stokes/Direct Simulation Monte Carlo(DSMC)hybrid algorithm with chemical non-equilibrium is proposed by using the Modular Particle-Continuum(MPC)technique using current Computational Fluid Dynamics(CFD)and DSMC methods.The DSMC region is selected automatically according to the CFD results in this hybrid scheme based on local Knudson numbers.A sub-relax technique for information exchange between CFD and DSMC is developed to restrain the effect of statistica...
【基金】 国家“973”计划(2014CB744100); 国家自然科学基金(91530319,11325212)~~
【更新日期】 2018-11-06
【分类号】 V211
【正文快照】 高超声速飞行器在大气中飞行,经过激波压传统的计算流体力学(Computational　Fluid缩的高温气体,激波后的温度可达上万度,此时飞Dynamics,CFD)技术一般通过求解连续流(克努行器前方的绕流流场,特别是弓形激波附近流场,森数Kn≤0.01)的三维Navier-Stokes流体动力气体分子状态远?

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