锥形减速结构流场热化学非平衡仿真 |
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引用本文: | 刘宇,赵淼,张章,贾贺,黄伟.锥形减速结构流场热化学非平衡仿真[J].清华大学学报(自然科学版),2023(3):386-393+413. |
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作者姓名: | 刘宇 赵淼 张章 贾贺 黄伟 |
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作者单位: | 1. 北京空间机电研究所;2. 中国航天科技集团有限公司航天进入减速与着陆技术实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(11602018); |
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摘 要: | 该文对充气式再入与减速技术(inflatable reentry and descent technology, IRDT)中使用的锥形减速结构流场进行了气动热仿真计算。计算模型基于有限体积法对N-S(Navier-Stokes)方程进行求解,使用非平衡双温度模型计算流场热化学反应。为了验证算法准确性,对钝体标准模型ELECTRE进行仿真计算,计算结果与飞行试验和文献结果基本相符。锥形减速结构仿真工况高度为70 km,来流Ma为13,仿真结果表明:激波后振动温度被激活,并逐渐升高至平动温度,同时空气中离解组元浓度逐渐升高;结构表面热流与压强在驻点附近沿径向快速降低,随后热流呈线性下降,压强近似为常量。对4种不同半锥角的锥形减速结构仿真结果进行了对比,结果显示:50°、 55°和60°半锥角激波位置及表面热流基本相同,65°半锥角激波距离前缘点更远,同时表面热流更低;4种半锥角驻点压强基本相同,外围压强随半锥角增加呈线性增加。仿真结果可为IRDT方案设计提供参考。
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关 键 词: | 锥形减速结构 充气式减速 气动热 非平衡反应 双温度模型 数值仿真 |
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