類APOLLO返回艙的數(shù)值模擬研究.pdf

1、返回艙在返回地球的過(guò)程中與大氣層發(fā)生劇烈的摩擦,產(chǎn)生大量的熱量,巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成氣體的內(nèi)能,流場(chǎng)中氣體的組分發(fā)生離解、復(fù)合、甚至電離等化學(xué)反應(yīng),這些化學(xué)反應(yīng)會(huì)對(duì)返回艙周圍流場(chǎng)參數(shù)產(chǎn)生重要的影響,是返回艙設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的關(guān)鍵因素。本文以類 Apollo返回艙為研究對(duì)象,利用計(jì)算流體力學(xué)軟件包對(duì) Navier-Stokes方程進(jìn)行了數(shù)值求解,分析了熱化學(xué)非平衡效應(yīng)對(duì)返回艙的影響。
　　本課題首先對(duì)不同的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證,

2、通過(guò)數(shù)值結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)Gupta和Park兩種模型在激波捕捉和壓力計(jì)算方面都能夠與實(shí)驗(yàn)值匹配很好,但Gupta計(jì)算的返回艙壁面熱流與實(shí)驗(yàn)值更吻合,而Park模型計(jì)算得到的壁面熱流較小。并采用了三種不同的氣體溫度模型對(duì)返回艙進(jìn)行了數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果表明三種氣體模型計(jì)算得到的壓力幾乎一致,完全氣體模型得到的流場(chǎng)溫度最高,雙溫度氣體模型的流場(chǎng)溫度次之,單溫度氣體模型的流場(chǎng)溫度最小。本文還對(duì)返回艙在不同馬赫數(shù)和小攻角下的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)