稀薄滑移流区超高速非矩形防热瓦缝隙流动结构和热环境的数值模拟

作者：靳旭红; 姚雨竹; 程晓丽; 周靖云^*

来源：航空动力学报, 2023, 1-10.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220755

• 稀薄流
• 滑移流
• 高超声速
• 凹腔
• DSMC

为了量化高超声速飞行器表面防热瓦缝隙的局部压力和热载荷，采用直接模拟Monte Carlo (direct simulation Monte Carlo， DSMC) 方法模拟了稀薄滑移流区的防热瓦缝隙流动，考虑3类缝隙外形，即标准矩形缝隙、前部较浅缝隙和后部较浅缝隙，获得缝隙底部形状变化对缝隙内部流动特征、缝隙表面压力和热环境的影响规律。结果表明：缝隙底部形状的变化几乎不影响缝隙顶部及其附近的流场，包括流线样式、涡核位置、分离/再附处的密度分布，从而对缝隙下游侧面顶部表面压力和热流的影响也可以忽略。然而，相对于标准矩形缝隙，缝隙前部或后部变浅都会导致其底面热流变大，尤其是缝隙后部变浅甚至会使得底面的峰值热流增大近100倍。防热瓦缝隙底面一般直接就是飞行器表面，在航天器防热设计中，应特别注意这类缝隙后部较浅情况下的底面压力和热载荷

• 单位
  中国航天空气动力技术研究院; 清华大学; 中国航天科技集团有限公司