高超声速再入体表面热解烧蚀效应数值模拟

• Published in: 气体物理 Vol. 8; no. 1; pp. 58 - 67
• Main Authors: 高铁锁, 丁明松, 傅杨奥骁, 江涛, 董维中, 刘庆宗
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所,四川绵阳621000 2023
• Subjects: 热解烧蚀效应; 等离子体流场; 化学组分; 高超声速再入体; 数值模拟
• ISSN: 2096-1642
• DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0986

V411.4; 表面防热材料热解与烧蚀效应研究在高超声速飞行器总体设计中具有重要应用价值.以热解烧蚀效应对飞行器目标特性及通信性能影响的预测评估为背景,从化学非平衡气体动力学方程及固体热传导方程出发,建立了气-固交界面上热解烧蚀壁面边界条件的一般形式及热物理化学模型,发展了高超声速再入体绕流流场与表面材料内部温度场耦合求解的数值模拟方法,并对计算模型和数值方法的可靠性进行了验证分析.在此基础上针对复杂外形再入体及表面硅基防热材料,开展了典型再入条件下再入体绕流及尾流流场的数值模拟,重点分析了表面材料热解烧蚀效应对流场等离子体分布的影响.研究表明:在表面材料中不含碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布影响较小,而在含有微量碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布及化学组分分布具有很大影响,由此对再入目标特性与电磁通信性能带来的影响不容忽视.