過渡流區(qū)N-S-DSMC雙向耦合算法研究.pdf

1、高超聲速飛行器在穿越較高層接近稀薄條件的大氣層時，將遭遇復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)，連續(xù)/稀薄混合流動、稀薄氣體效應(yīng)、熱化學(xué)非平衡效應(yīng)等影響將更為顯著，同時，流場中共存有連續(xù)介質(zhì)區(qū)、過渡區(qū)和自由分子區(qū)的情況給一般單一數(shù)值模擬方法提出挑戰(zhàn)。由于地面試驗(yàn)效率低、難度大且不切實(shí)際，因此建立有效的模型和數(shù)值算法進(jìn)行模擬仿真連續(xù)/稀薄混合流場成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。為了更好地了解此階段飛行器的氣動特性，提高氣動力和氣動熱的預(yù)測精度，并鑒于 N-S方程在連續(xù)流領(lǐng)域

2、和DSMC方法在稀薄流領(lǐng)域的成熟和成功，考慮建立N-S方程和DSMC方法的耦合算法來模擬研究此類問題。本文圍繞建立過渡流區(qū) N-S/DSMC雙向耦合算法展開研究，主要內(nèi)容如下：
　　首先梳理了N-S方程和DSMC方法的有關(guān)理論。介紹了CFD計(jì)算中的有限體積法和本文采用的N-S程序，并闡述了稀薄氣體動力學(xué)、DSMC方法的理論和步驟，并做算例驗(yàn)證，為N-S/DSMC耦合算法提供理論支持。同時，作為DSMC算法的補(bǔ)充，研究了稀薄氣體動力

3、學(xué)的非定常流動的簡單化學(xué)反應(yīng)，對此作數(shù)值計(jì)算模擬仿真。
　　然后詳細(xì)介紹了耦合算法的理論和相關(guān)計(jì)算模塊，對耦合算法中的關(guān)鍵問題——分區(qū)界面定位和信息傳遞方式展開深入研究。通過文獻(xiàn)分析和仿真測試確定合適的連續(xù)失效參數(shù)，比較分析耦合方式的優(yōu)劣，從而選擇 State-based耦合方法進(jìn)行界面上的信息傳遞，并給出網(wǎng)格分區(qū)的計(jì)算流程，使兩種算法的不同網(wǎng)格劃分得到匹配，給出耦合方法的總體計(jì)算流程。
　　最后根據(jù)計(jì)算流程編制程序，搭建