文献类型：会议

作　　者：邓俊超 马启涵 田鹏 梁腾飞 张俊

作者单位：[1]北京航空航天大学航空科学与工程学院人机与环境工程系 [2]西北工业大学航天学院航天结构技术研究所

会议文献：第十二届全国流体力学学术会议摘要集

会议名称：第十二届全国流体力学学术会议

会议日期：20221119

会议地点：中国陕西西安

出版日期：20221100

学会名称：中国力学学会

语　　种：中文

摘　　要：高超声速飞行器在高速飞行时,周围气体在激波压缩和气体粘性作用下,在壁面附近形成高焓边界层。同时因高超声速飞行器常在高层大气中飞行,稀薄效应不可忽略。为了准确预测高超音速飞行器的气动力和气动热,准确的气固相互作用(GSI)模型对于描述边界处的稀薄气体效应至关重要。Maxwell模型和Cercignani-Lampis (CL)模型是目前最常用的两种经典气固相互作用模型,而适应系数对于两种模型都是重要的参数,因此,本文首先通过分子动力学(MD)的计算得到了在不同材料壁面以及不同来流条件下的能量适应系数。结果表明,对于氮气在光滑金属表面的反射,壁面温度对各能量适应系数的影响较小;气壁温差较小时对各能量适应系数影响较小,较大时会导致各能量适应系数减小;流向宏观速度对切向能量适应系数影响较小,而较大的流向宏观速度会导致整体和法向能量适应系数显著减小。对于氮气在粗糙碳化硅表面的反射,壁面温度对各能量适应系数影响较小;气壁温差的增大导致能量适应系数先增大、后减小;流向宏观速度对总体能量适应系数影响较小,但随着流向宏观速度增大,切向能量适应系数增大,法向能量适应系数显著减小。在两种壁面条件下,气壁温差、壁面温度和切向宏观速度的增大都会导致切向动量适应系数减小。同时,在本工作中,通过与MD模拟结果进行比较评估了Maxwell模型和CL模型在不同气壁温差、壁面温度、切向宏观速度和粗糙度条件下的适用性,发现两个模型的只有在壁面光滑且气壁动能接近的情况下适用性较好。为了准确描述气体分子的散射,在CL模型的基础上提出了分子束动量和热适应系数独立的修正CL模型,并在修正的CL模型中引入了一个由吸附率β加权的漫散射项,以解释吸附现象。通过这些修改,新的GSI模型可以准确描述气体分子的�

关 键 词：高超声速飞行器 气固相互作用模型  适应系数  修正的CL模型  吸附现象  

分 类 号：V211] V411