高溫真實氣體效應的高超聲速邊界層轉捩研究

《高溫真實氣體效應的高超聲速邊界層轉捩研究》是依託天津大學，由曹偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高溫真實氣體效應的高超聲速邊界層轉捩研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曹偉
• 依託單位：天津大學

項目摘要

研究高溫真實氣體效應的高超聲速邊界層流動轉捩問題是當前航空航天領域關注的熱點問題。能否準確預測轉捩直接影響到能否準確計算飛行器的阻力、熱流和總體氣動性能，是高超聲速飛行器設計的關鍵。.本項目將針對溫度超過2500K，空氣中的氧和氮分子先後發生離解這一真實氣體情形，採用流動穩定性分析和直接數值模擬相結合的研究方法，對典型（平板和錐體）高超聲速邊界層開展轉捩預測研究。由於高溫帶來一系列複雜流動現象和空氣熱力學問題，流場中存在熱化學非平衡，空氣組分發生變化，已不再滿足量熱完全氣體性質。本項目將主要研究：（1）選擇合適的化學反應模型和溫度模型，以獲得準確的高溫氣體的熱物性參數值和流場；（2）研究相應的流動穩定性分析方法和轉捩預測的eN方法，並在此基礎之上對典型高超聲速邊界層流動轉捩問題進行研究；（3）系統研究高溫真實氣體效應對流動穩定性和轉捩位置的影響情況。所獲得的結果將為高超聲速飛行器設計提供依據。

結題摘要

能否準確預測轉捩直接影響到能否準確計算飛行器的阻力、熱流和總體氣動性能，是高超聲速飛行器設計的關鍵。研究高溫真實氣體效應的高超聲速邊界層流動轉捩問題是當前航空航天領域關注的熱點問題。本項目主要針對考慮氣體分子的振動自由能被激發，氣體比熱是溫度的函式這一高溫真實氣體效應，採用傳統的和修正的eN方法，開展了零攻角的鈍錐邊界層和楔體這些典型的高超聲速邊界層流動進行轉捩預測研究，得出高溫真實氣體效應對轉捩位置的影響情況。提出了一種簡便方法用於變比熱高超聲速平板和鈍錐邊界層流動直接數值模擬計算。計算研究了高超音速流動壁面溫升規律。所獲得的結果將為高超聲速飛行器設計提供依據。