基于修正N-S方程本构关系的气体动理论耦合方法

作者：皮兴才; 李志辉^*; 彭傲平; 吴俊林; 蒋新宇

来源：空气动力学学报, 2021, 39(02): 125-132.

• 近空间
• 本构关系
• Boltzmann模型方程
• 气体动理学理论
• 耦合方法

随着稀薄程度的增加,Navier-Stokes方程的线性本构关系难以正确描述稀薄气体输运特性,高阶非线性本构关系往往数学形式极为复杂,对数值求解造成稳定性差等问题。为了发展适宜于近空间飞行器气动特性分析的高超声速稀薄流动模拟方法,本文利用求解Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法(Gas Kineitc Unified Algorithm, GKUA)对应力张量、热流等宏观量数值积分求解的优势,提出了一种基于数值修正N-S方程本构关系的气体动理论耦合方法。通过将GKUA获得的应力张量及热流用于修正N-S方程的本构关系,实现了存在局部稀薄效应的流动模拟,并且通过可压缩平板边界层、圆柱绕流问题的数值模拟,验证了方法的有效性。

• 单位
  国家计算流体力学实验室; 中国空气动力研究与发展中心