基于非线性耦合本构化学反应模型的高空逆向喷流数值模拟研究

作者：黄依峰; 江中正^*; 曾舒华; 陈伟芳

来源：航空动力学报, 2023, 1-13.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220662

• 逆向喷流
• TCE化学反应模型
• NCCR本构
• 高超声速流动
• DSMC

逆向喷流作为一种主动流动控制技术，对高速飞行器高空减阻降热具有重要的意义，因此有必要精细化模拟其多尺度的流动结构并准确获取流场信息。考虑到NS (Navier-Stokes-Fourier)方程由于连续性假设失效在高空逆向喷流多尺度流动预示中存在的局限性，同时为了准确捕捉逆向喷流与高速来流相互作用后的高温化学反应流场特征以及物面系数变化，本文运用非线性耦合本构关系(Nonlinear Coupled Constitutive Relations， NCCR)理论结合高温化学反应模型对不同稀薄来流高度下的逆向喷流问题进行数值计算，并与NS方程和蒙特卡洛直接模拟(Direct Simulation of Monte Carlo， DSMC)方法的结果进行对比。仿真的流场结果表明，逆向喷流能够通过形成马赫盘将头部的脱体激波推离物面，并且在其与喷口附近的环形回流低压区的共同作用下达到较为显著的减阻降热效果。此外，通过部分算例与DSMC结果的对比可以看到，在考虑化学反应的滑移/过渡流域逆向喷流计算中NCCR模型预测结果较NS方程的高温结果更为准确，检验了NCCR高温化学反应模型在高空复杂流动情况下的准确性和适用性。

• 单位
  航天学院; 浙江大学