《高超聲速滑移流氣動熱並行計算數值模擬》是2013年出版的圖書，作者是李樺等。
本書針對近空間高超聲速飛行器氣動熱數值模擬中涉及的難點問題開展了深入研究。考慮量熱完全氣體條件和高溫熱化學非平衡條件建立了數值模擬方法，對兩種氣體模型條件下的氣動熱開展了計算分析；對氣動熱數值模擬中的格線效應、收斂判別開展了討論；討論了高超聲速滑移流動機理，對滑移模型進行了分析比較；開展了高超聲速滑移流數值模擬，進行了滑移條件下的氣動熱數值模擬分析；基於訊息傳遞庫，發展了兩種氣體模型的高超聲速氣動熱並行計算方法，開展了氣動熱大規模並行計算研究。
近空間高超聲速飛行器是目前非常重要的一類飛行器，具有顯著的軍事和民用價值，關係到國家的空天安全。飛行器在近空間高速飛行帶來氣動熱問題，必須準確預測飛行器的熱環境，為熱防護提供指導和參考。然而近空間飛行條件下，氣動熱的數值模擬涉及到黏性干擾效應、稀薄氣體效應和真實氣體效應等多個熱點和難點問題，對數值模擬方法提出了很高的要求。
基本介紹
- 書名：高超聲速滑移流氣動熱並行計算數值模擬
- 作者：李樺等
- ISBN：978-7-118-08975-2
- 頁數：264
- 定價：79.90
- 出版時間：2013年8月
- 裝幀：精裝
- 開本：16
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書共7章，各章內容如下：第1章介紹了本書研究工作的背景和意義，並對國內外相關研究歷史與現狀進行了綜述，提出了高超聲速氣動熱數值模擬中存在的若干典型問題。第2章針對Riemann問題，採用一維非定常歐拉方程，對8種差分格式和5種限制器進行了計算對比研究，對比分析了各種格式和限制器各種格式對於膨脹波、激波及接觸間斷的解析度，討論了各種格式的黏性機理和優劣,為氣動熱數值模擬進行了差分格式和數值方法上的準備。第3章建立了量熱完全氣體模型條件下的氣動熱數值模擬方法，發展了相應的二維/三維計算程式。對氣動熱數值模擬中格線相關性和收斂性問題進行了研究，對進氣道前緣氣動熱進行了研究分析。第4章建立高溫空氣熱力學非平衡、化學非平衡條件下的氣動熱數值模擬方法，發展了相應的計算程式。對二維/三維算例進行計算驗證，分析了熱化學非平衡條件下不同非平衡模型、熱流構成及催化壁的影響。第5章介紹了高超聲速滑移流動的機理以及不同區域流動所對應的計算方法，重點介紹了N-S方程加滑移邊界條件的數值模擬方法，並比較分析了3種典型的滑移邊界條件模型。第6章採用N-S方程加滑移邊界條件的數值模擬方法，對高超聲速滑移流動進行計算分析。第7章基於訊息傳遞庫（MPI），對前面發展建立氣動熱數值模擬方法進行了並行化處理，分別發展了相應的氣動熱並行計算程式，在自行搭建的64CPU核PC集群並行系統上，採用多個算例進行了氣動熱並行計算分析，將所發展並行程式移到高性能集群系統上，開展了氣動熱大規模並行計算、研究和分析。
目錄
第1章緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2國內外研究概況 3
1.2.1氣動熱數值模擬研究 3
1.2.2非平衡數值模擬研究 7
1.2.3稀薄滑移流數值模擬研究 11
1.2.4CFD並行計算數值模擬研究 12
第2章差分格式的研究與對比 20
2.1Riemann問題格式計算對比分析 20
2.1.1非定常一維歐拉方程組 20
2.1.2各種差分格式的介紹 21
2.1.3Riemann問題計算分析比較 27
2.2限制器套用對比分析 32
2.2.1各種限制器的介紹 32
2.2.2限制器計算對比分析 36
第3章量熱完全氣體條件下的氣動熱數值模擬 40
3.1量熱完全氣體控制方程 40
3.1.1笛卡兒坐標形式 40
3.1.2無量綱形式 42
3.1.3坐標變換形式 43
3.2差分格式 43
3.2.1AUSMPW+格式 44
1.1研究背景及意義 1
1.2國內外研究概況 3
1.2.1氣動熱數值模擬研究 3
1.2.2非平衡數值模擬研究 7
1.2.3稀薄滑移流數值模擬研究 11
1.2.4CFD並行計算數值模擬研究 12
第2章差分格式的研究與對比 20
2.1Riemann問題格式計算對比分析 20
2.1.1非定常一維歐拉方程組 20
2.1.2各種差分格式的介紹 21
2.1.3Riemann問題計算分析比較 27
2.2限制器套用對比分析 32
2.2.1各種限制器的介紹 32
2.2.2限制器計算對比分析 36
第3章量熱完全氣體條件下的氣動熱數值模擬 40
3.1量熱完全氣體控制方程 40
3.1.1笛卡兒坐標形式 40
3.1.2無量綱形式 42
3.1.3坐標變換形式 43
3.2差分格式 43
3.2.1AUSMPW+格式 44
3.2.2M-AUSMPW+格式 46
3.2.3界面聲速的求解 47
3.3初邊值條件 48
3.3.1虛擬格線邊界 48
3.3.2邊界條件 49
3.3.3流場初始化 50
3.4LU-SGS隱式方法 51
3.5氣動熱數值模擬影響因素研究 53
3.5.1格線相關性研究 53
3.5.2收斂判別研究 61
3.6進氣道前緣氣動熱計算研究 67
3.6.1問題與建模 67
3.6.2計算與分析 68
3.6.3進一步的討論 72
第4章高溫熱化學非平衡氣動熱數值模擬 74
4.1高溫熱化學非平衡模型 74
4.1.1高溫非平衡效應與氣體模型 74
4.1.2化學凍結、化學平衡與化學非平衡 75
4.1.3熱力學平衡與非平衡 75
4.1.4溫度模型 76
4.2三維可壓縮流高溫熱化學非平衡控制方程 77
3.2.3界面聲速的求解 47
3.3初邊值條件 48
3.3.1虛擬格線邊界 48
3.3.2邊界條件 49
3.3.3流場初始化 50
3.4LU-SGS隱式方法 51
3.5氣動熱數值模擬影響因素研究 53
3.5.1格線相關性研究 53
3.5.2收斂判別研究 61
3.6進氣道前緣氣動熱計算研究 67
3.6.1問題與建模 67
3.6.2計算與分析 68
3.6.3進一步的討論 72
第4章高溫熱化學非平衡氣動熱數值模擬 74
4.1高溫熱化學非平衡模型 74
4.1.1高溫非平衡效應與氣體模型 74
4.1.2化學凍結、化學平衡與化學非平衡 75
4.1.3熱力學平衡與非平衡 75
4.1.4溫度模型 76
4.2三維可壓縮流高溫熱化學非平衡控制方程 77
4.2.1笛卡兒坐標系下有量綱形式 77
4.2.2無量綱形式 80
4.2.3一般曲線坐標系形式 81
4.3物理化學模型 82
4.3.1熱力學關係式 82
4.3.2輸運係數 83
4.3.3化學反應動力學模型 85
4.3.4鬆弛過程和鬆弛時間 87
4.4數值求解方法 89
4.4.1AUSMPW+格式在熱化學非平衡方程中的套用 89
4.4.2溫度的求解 90
4.4.3源項的處理 90
4.4.4LU-SGS方法 93
4.4.5邊界條件及流場初始化 94
4.5高溫非平衡條件下的氣動熱算例計算與分析 95
4.5.1二維圓柱計算算例 95
4.5.2三維球頭算例 107
第5章高超聲速滑移流動機理與計算模型分析 118
5.1流動分區與數值計算方法 118
5.2高超聲速滑移流動機理 120
4.2.2無量綱形式 80
4.2.3一般曲線坐標系形式 81
4.3物理化學模型 82
4.3.1熱力學關係式 82
4.3.2輸運係數 83
4.3.3化學反應動力學模型 85
4.3.4鬆弛過程和鬆弛時間 87
4.4數值求解方法 89
4.4.1AUSMPW+格式在熱化學非平衡方程中的套用 89
4.4.2溫度的求解 90
4.4.3源項的處理 90
4.4.4LU-SGS方法 93
4.4.5邊界條件及流場初始化 94
4.5高溫非平衡條件下的氣動熱算例計算與分析 95
4.5.1二維圓柱計算算例 95
4.5.2三維球頭算例 107
第5章高超聲速滑移流動機理與計算模型分析 118
5.1流動分區與數值計算方法 118
5.2高超聲速滑移流動機理 120
