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气动光学效应湍流脉动模型系数修正

潘宏禄, 李俊红, 程晓丽, 马汉东

计算物理 2018, 35 (2): 194-204. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7603

摘要（390）

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PDF （13427KB）（1202）

以光学窗口的气动光学效应研究为背景，研究影响光学传输预测的流场湍流脉动量预测.选取平板、压缩拐角、凹腔流动模型，采用大涡模拟（LES）方法研究超声速湍流脉动工程预测模型的系数修正.结果表明：LES方法能够获得无激波干扰、强激波干扰及底部大分离条件下，湍流密度脉动的定量分布，并据此给出脉动工程模型的系数修正，结果已经应用于型号飞行器的光学窗口气动光学效应预测.

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高超声速可压缩流中粗糙壁热流研究

李俊红, 张亮, 俞继军, 程晓丽

计算物理 2017, 34 (2): 165-174.

摘要（361）

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PDF （3962KB）（1377）

用计算流体力学（CFD）数值模拟和理论方法对高超声速可压缩湍流中粗糙壁面热增量进行研究. 着重考虑粗糙单元密度和粗糙单元形状对粗糙表面热流的影响. 结果表明： ①粗糙单元密度变化时， CFD数值方法计算所得的粗糙单元等效热流随着粗糙单元密度的降低而增加，理论方法预测结果的规律随方法不同而不同；②在相同粗糙单元密度和高度时，如果粗糙单元形状改变，CFD计算结果也随之发生改变. 理论预测方法所得结果不发生变化.

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火星进入器小攻角飞行的静不稳定性

吕俊明, 苗文博, 黄飞, 程晓丽, 王强

计算物理 2016, 33 (3): 297-304.

摘要（362）

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PDF （2809KB）（1538）

针对火星探路者号进入段飞行过程,求解三维流体力学Navier-Stokes方程,采用高温真实气体模型和等效比热比完全气体模型,对气动力特性进行预测和分析,对发现的小攻角静不稳定现象开展机理分析.比较海盗号数值计算结果、文献数据和飞行试验数据,结果符合很好,验证了物理化学模型及数值方法;探路者号的升阻特性和配平特性预测数据表明,真实气体模型和LAURA数据符合很好,等效比热比模型可以较准确地计算升力和阻力系数;2°攻角飞行时,进入器沿轨道出现静不稳定,完全气体模型无法模拟,分析认为迎风区声速线在肩部的移动和背风区亚声速区的分布变化以及亚声速区泡的出现,导致激波层压力下降和肩部膨胀区的压力下降向上游的传递过程发生变化,造成表面压力分布改变,最终诱发静不稳定.

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航天器表面环境散射返回流TPMC模拟

靳旭红, 黄飞, 程晓丽, 王强

计算物理 2015, 32 (5): 529-536.

摘要（389）

PDF （2926KB）（1044）

介绍试验粒子Monte Carlo(test particle Monte Carlo,TPMC)方法,并采用该方法对4种航天器表面出气分子形成的环境散射返回流进行数值模拟.其中,圆球出气表面的计算结果与已有的DSMC(direct simulation Monte Carlo)结果一致,验证了方法的正确性.此外,对不同出气和来流条件下圆形平板、凸半球和凹半球3种航天器简化表面出气分子形成的环境散射返回流进行计算,结果表明:出气表面外形是影响返回通量比的一个重要因素;圆形平板和凹半球出气表面的返回通量比远大于凸半球表面的;凹半球表面的出气分子会直接和出气表面碰撞形成直接流污染,且其量级远大于返回流污染.因此,在航天器设计中尽可能使用凸形表面作为敏感的出气表面可以有效降低出气分子污染.

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火星进入热环境预测的热力学模型数值分析

苗文博, 吕俊明, 程晓丽, 艾邦成

计算物理 2015, 32 (4): 410-415.

摘要（487）

PDF （2031KB）（1328）

采用数值模拟目的研究不同热力学模型中火星飞行器表面的热环境.研究发现,驻点区域流动近似为热力学平衡,随着飞行高度增加,流动逐渐偏向热力学非平衡.当壁面为非催化壁时,不同热力学模型所得热流基本一致,当壁面为完全催化壁时,热力学非平衡模型所得热流更高,这种差异由化学反应特征温度差异引起,并随着流动的热力学非平衡特性增加而增加.

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标模外形化学非平衡流场数值模拟

李俊红, 潘宏禄, 程晓丽, 沈清

计算物理 2015, 32 (4): 395-402.

摘要（502）

PDF （3566KB）（1315）

利用三维并行计算代码求解Navier-Stokes方程,数值模拟标模(ELECTRE)化学非平衡绕流,研究真实气体效应对标模气动热特性的影响,反应模型为Dunn和Kang的7组元7反应化学动力学模型.利用典型弹道点的飞行试验数据验证化学非平衡流计算程序的可靠性.在此基础上,研究不同壁面催化条件下攻角和高度变化对热流的影响.计算表明:真实气体效应主要发生在物面附近很薄的激波层内,并使激波脱体距离减小;完全催化壁驻点热流值高于非催化壁热流值;随着攻角增大,热流分布差异明显,而且攻角越大时,物面电子数密度越小;飞行高度越高,O₂和N₂离解程度越低,驻点热流越低.

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再入飞行器等离子体预测与气体组分相关性

苗文博, 黄飞, 程晓丽, 俞继军

计算物理 2015, 32 (1): 27-32.

摘要（353）

PDF （1573KB）（1021）

对一类大钝头再入飞行器,理论分析电子密度预测与气体组分的相关性,使用经验证的数值模拟方法研究化学反应模型对等离子体预测的影响.研究发现:马赫数是影响等离子体预测与气体组分相关性的重要参数,马赫数越高,不同气体组分模型所得电子密度差异越大.气体组分模型对等离子体预测的影响在驻点强压缩区域和身部位置基本一致.对于大钝头再入飞行器,高度H=60 km,马赫数大于23时应该采用11组分化学反应模型.

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进入轨道偏差对火星科学实验室气动力特性的影响

吕俊明, 苗文博, 程晓丽, 王强

计算物理 2014, 31 (6): 668-674.

摘要（337）

PDF （4382KB）（1286）

针对火星科学实验室(MSL)高超声速进入过程,利用三维并行程序求解流体力学Navier-Stokes方程,耦合真实气体模型,分析火星大气中真实气体效应对进入器气动力特性的影响量在进入轨道发生偏差时的变化规律.结果表明:对海盗号的计算结果与飞行数据符合很好,验证了火星大气真实气体模型和计算方法;真实气体效应影响下,激波层厚度大为减小,温度下降明显,进入器阻力系数明显增加,升力系数变化不大,俯仰力矩系数增加,基准状态下配平攻角较完全气体减小约2.2°;高度不变,Ma数增加导致阻力系数和俯仰力矩系数增大,配平攻角和完全气体的差值由1.6°增加到2.6°,表明Ma数变大时真实气体效应引起的气动力变化增强;Ma数不变,高度增加略微减弱波后化学反应,对进入器气动力特性基本没有影响.

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计算奇异摄动法在燃烧反应系统简化中的应用

刘杰平, 程晓丽, 王强

计算物理 2005, 22 (2): 143-148.

摘要（260）

PDF （316KB）（1094）

采用计算奇异摄动法构造典型燃烧反应系统的简化化学动力模型,基于燃烧反应控制方程寻找理想基向量,借助所得理想基向量实现快慢反应模态间的解耦,并给出参与性指数、原子团指针和重要性指数等关键参数,进而构造快模态状态方程和简化化学动力模型.典型CO-CH₄-Air混合燃烧反应系统的计算结果表明,由计算奇异摄动法得到的简化燃烧反应系统是原燃烧反应系统很好的近似.

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运载火箭剩余推进剂羽流污染量计算

程晓丽, 毛铭芳, 阎喜勤

计算物理 2001, 18 (1): 7-9.

摘要（256）

PDF （107KB）（1098）

应用真空技术,分析了CZ-4B运载火箭的第三级火箭在星箭分离后,贮箱内剩余推进剂排放的物理过程及推进剂排放对FY-1卫星及SJ-5搭载卫星的可能污染量,给出了问题的基本假设、物理模型和数值解法.对卫星及其副星在排放过程中所遭遇到的最大污染量,给出了计算和分析结果.

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