類APOLLO返回艙的數(shù)值模擬研究.pdf

1、返回艙在返回地球的過程中與大氣層發(fā)生劇烈的摩擦,產(chǎn)生大量的熱量,巨大的動能轉(zhuǎn)變成氣體的內(nèi)能,流場中氣體的組分發(fā)生離解、復(fù)合、甚至電離等化學(xué)反應(yīng),這些化學(xué)反應(yīng)會對返回艙周圍流場參數(shù)產(chǎn)生重要的影響,是返回艙設(shè)計過程中必須考慮的關(guān)鍵因素。本文以類 Apollo返回艙為研究對象,利用計算流體力學(xué)軟件包對 Navier-Stokes方程進行了數(shù)值求解,分析了熱化學(xué)非平衡效應(yīng)對返回艙的影響。
　　本課題首先對不同的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型進行驗證,

2、通過數(shù)值結(jié)果和實驗結(jié)果的對比,發(fā)現(xiàn)Gupta和Park兩種模型在激波捕捉和壓力計算方面都能夠與實驗值匹配很好,但Gupta計算的返回艙壁面熱流與實驗值更吻合,而Park模型計算得到的壁面熱流較小。并采用了三種不同的氣體溫度模型對返回艙進行了數(shù)值模擬,計算結(jié)果表明三種氣體模型計算得到的壓力幾乎一致,完全氣體模型得到的流場溫度最高,雙溫度氣體模型的流場溫度次之,單溫度氣體模型的流場溫度最小。本文還對返回艙在不同馬赫數(shù)和小攻角下的流場進行了數(shù)