高超聲速稀薄流中化學(xué)反應(yīng)的DSMC數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文從分子氣體動力學(xué)入手，結(jié)合現(xiàn)有直接蒙特卡洛(DSMC)的數(shù)值方法理論，對DSMC模擬高超聲速稀薄流中的化學(xué)反應(yīng)進行了研究，發(fā)展了一套適用于帶化學(xué)反應(yīng)的高超聲速稀薄流動的DSMC數(shù)值模擬程序，并將其用于高空稀薄流中高超聲速飛行器的氣動力、氣動熱等問題的分析。 本文采用Larsen-Borgnakke唯象法來描述碰撞分子的平動能與內(nèi)能之間的能量交換，并在此基礎(chǔ)上，采用位阻因子法發(fā)展了一套DSMC唯象化學(xué)反應(yīng)模型。對于離解反應(yīng)，

2、采用與振動能相結(jié)合的Larsen-Borgnakke唯象化學(xué)反應(yīng)模型；對于其逆反應(yīng)，引入了平衡碰撞理論來消除混合氣體下，不同平衡溫度對化學(xué)反應(yīng)模擬所造成的偏差。另外，還嘗試將最大熵方法引入DSMC中，取消了能量按當?shù)仄胶夥植既拥募僭O(shè)限制，更能反映流動中存在的非平衡效應(yīng)。 本文數(shù)值模擬采用了可變硬球(VHS)分子模型，根據(jù)DSMC方法中網(wǎng)格生成原則，發(fā)展了一種基于結(jié)構(gòu)貼體網(wǎng)格下的復(fù)合分子運動軌跡跟蹤法，有效地處理了模擬分子的跟