高速流場中弓形激波的紫外輻射特性建模.pdf

1、中圖分類號：TK123學(xué)校代碼：10213UDC：621.1.016.7密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文工學(xué)碩士學(xué)位論文中文封面高速流場中弓形激波的高速流場中弓形激波的紫外輻射特性建模紫外輻射特性建模碩士研究生：馮萇春導(dǎo)師：談和平教授董士奎教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：工程熱物理所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要導(dǎo)彈在大氣層中飛行時，迎面氣流在導(dǎo)彈頭部劇烈壓縮，形

2、成弓形激波。在超高聲速飛行條件下，由于飛行器壁面和大氣的劇烈摩擦，在飛行器的頭部及其周圍的空氣會出現(xiàn)很高的溫度，以至空氣中的組分間發(fā)生劇烈的碰撞等，進而發(fā)生能級躍遷、光化學(xué)反應(yīng)、雙原子分子離解、分子和原子的電離等一系列復(fù)雜的非平衡化學(xué)反應(yīng)過程。這些因素能很大程度上改變激波層內(nèi)氣體的熱力學(xué)特性。在高空區(qū)域高速飛行時，由于空氣稀薄，分子平均自由程變大，流場粒子間的碰撞頻率下降，在計算流場時，化學(xué)反應(yīng)模型和低空的模型又略有不同。對弓形激波紫外

3、的探索研究，可以為飛行器噴焰紫外預(yù)警驗證所建立模型的正確性，開展這些研究具有重要的意義。本文主要對飛行器弓形激波流場的計算和弓形激波中的NO(A)紫外光譜輻射強度計算方法建模展開研究，并通過國外的兩次著名的紫外輻射實驗數(shù)據(jù)以及相關(guān)文獻的模擬數(shù)據(jù)進行可靠性分析，主要內(nèi)容如下：(1)目標流場數(shù)值計算研究。研究了國外的多種對高溫空氣化學(xué)反應(yīng)模型的適用性，本文主要采用Park5組分、7組分化學(xué)反應(yīng)模型和Boyd的2007年高空稀薄氣體反應(yīng)模型。

4、首先用FASTRAN軟件對低空流場進行了計算，特別是在飛行海拔40km高度計算的流場結(jié)果和文獻模擬的數(shù)據(jù)能夠很好的吻合；對飛行海拔71km流場的計算吻合度最好。然后用DSMC對更加稀薄的環(huán)境進行了分析計算。并且和文獻進行了對比。(2)弓形激波中NO(A)數(shù)密度的建模和光譜輻射強度計算研究。研究了計算流場中NO(A)的化學(xué)反應(yīng)模型，本文采用了“準穩(wěn)態(tài)模型”。在處理過程中，應(yīng)用了細致平衡原理計算了逆化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)。并對各種組分對NO(A)