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飞行器流场的数值模拟
喻亮;茹红强;钟磊;左良
【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2007(028)005
【摘要】以"联盟"返回舱和F16战斗机为算例,利用COSMOS FloWorks在单机上完成了对简单和复杂外形的高速飞行器三维流场,表面温度以及热流分布的数值模拟.得到了返回舱再入流谱,F16"乘波"飞行时表面热流、温度以及压力分布有相似的规律,热流率高的部位对应表面温度和压力较高的部位.计算结果可为飞行器一体化优化以及热防护设计提供参考依据.
【总页数】4页(P676-679)
【作者】喻亮;茹红强;钟磊;左良
【作者单位】东北大学,材料与冶金学院,辽宁沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁沈阳,110004;东北大学,材料与冶金学院,辽宁沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】V211.3
【相关文献】
1.微型飞行器低雷诺数三维流场数值模拟 [J], 黄国平;洪刚;梁德旺
2.侧向喷流与飞行器三维绕流干扰流场特性的DSMC/EPSM数值模拟 [J], 朱荣丽;曹义华
3.高速飞行器周围流场气动参数数值模拟 [J], 张艳军
4.二维高超声速吸气式飞行器一体化流场数值模拟 [J], 金亮;吴先宇;罗世彬;王振国
5.飞行器地面效应定常/非定常流场数值模拟 [J], 王中清;白俊强;王元元
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NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真李中华;李志辉;蒋新宇;吴俊林【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2017(031)001【摘要】从描述粒子运动的微观层次出发，采用双向耦合技术，建立了一种适用于稀薄条件下两相流动的 DSMC数值模拟方法。
对相间相互作用进行解耦处理，实现了气固两相间动量和能量相互作用的模拟。
采用基于 DSMC方法的稀薄两相流双向耦合算法，对 NPLS测量技术高超声速流场测量中纳米粒子的跟随性进行了数值研究。
通过Φ50nmTiO2粒子在不同高超声速流场条件下气相-纳米粒子两相流场的仿真，表明在稀薄度很小的流场中，纳米粒子的跟随性很好。
而随着流场稀薄度增加，流场中纳米粒子的跟随性降低，纳米粒子在流场中的分布与气相流场分布差异变大，通过 NPLS测量得到的激光散射信号不能反映流场结构。
【总页数】7页(P73-79)【作者】李中华;李志辉;蒋新宇;吴俊林【作者单位】中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力学研究所，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力学研究所，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力学研究所，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力学研究所，四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】O356【相关文献】1.高超声速风洞流场中的气流旋转影响及消除 [J], 陈爱国;李绪国;毛春满;孙良宝;隆永胜;杨彦广2.风洞非均匀流场中的一体化高超声速飞行器缩比模型气动性能研究 [J], 贺元元;倪鸿礼;郑中华3.扫描式总压耙在高超声速推进风洞流场测量中的应用 [J], 常远;顾洪斌;陈立红;张新宇4.蜡纸存贮法在高超声速脉冲风洞舵-锥干扰流场显示中的应用 [J], 吴松;王世芬5.高超声速激波风洞中侧向喷流干扰流场的高速显示研究 [J], 杨祖清;蒋光裕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
0.5N模型发动机羽流撞击效应的DSMC模拟
王倩;何小英;蔡国飙
【期刊名称】《载人航天》
【年(卷),期】2011(016)004
【摘要】使用自开发的Plume WorkStation (PWS)软件对推力0.5N的模型发动机羽流撞击效应进行了三维直接模拟蒙特卡罗法(DSMC)的模拟,得到了羽流场的压强、温度、马赫数等物理参数及羽流对挡板的撞击效应.结果表明,发动机羽流场压强在喷管出口处最高,随着气流向真空中扩散而降低；气流沿着发动机出口呈放射状流向挡板,喷流撞击到挡板上发生反射；由于核心气流对挡板的撞击,在发动机轴线与挡板的交点处压强较高,以该交点为圆心,板上的压强分布具有对称性,且沿径向逐渐减小.
【总页数】5页(P43-47)
【作者】王倩;何小英;蔡国飙
【作者单位】北京航空航天大学宇航学院;北京航空航天大学宇航学院;北京航空航天大学宇航学院
【正文语种】中文
【中图分类】V416.5
【相关文献】
1.卫星发动机羽流污染模型的DSMC方法研究 [J], 孙威;闫少光;田东波
2.卫星姿控发动机喷管羽流撞击效应试验 [J], 张建华;贺碧蛟;蔡国飙;陈爱国;杨彦
广;李震乾
3.气-固相互作用模型对高空羽流撞击效应的影响研究 [J], 黄琳;廖宏图
4.姿控发动机高空羽流流场干扰效应的DSMC方法研究 [J], 黄琳;聂万胜;陈伟芳
5.姿控发动机高空羽流撞击效应的DSMC方法研究 [J], 黄琳;吴其芬;任兵
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一种发动机羽流沉积污染的快速分析方法沈颖哲;杜涛;李长龙;闫指江;张耘隆;沈丹【摘要】火箭各种功能的喷射羽流作用到运载载荷上,会引起化学物质在载荷表面的沉积,污染或降低载荷的功能性表面的性能.随着卫星性能的提高,羽流对卫星载荷污染评估受到了工程设计的重视.DSMC方法可以提供精确的羽流分析结果,然而该方法计算耗费时间长,不适合研制和设计过程初期对低成本和快速的分析要求.本文采用Simons方法结合气相沉积的分子动力学方法用于羽流污染的快速分析,能够满足工程设计需要.评估了某型火箭的分离反推火箭高空羽流对卫星载荷的污染情况,得到了羽流污染在卫星表面的气相产物的沉积率,可供相关专业的分析使用.【期刊名称】《强度与环境》【年(卷),期】2019(046)003【总页数】5页(P54-58)【关键词】羽流;污染;气相沉积【作者】沈颖哲;杜涛;李长龙;闫指江;张耘隆;沈丹【作者单位】北京宇航系统工程研究所,北京,100076;北京宇航系统工程研究所,北京,100076;北京宇航系统工程研究所,北京,100076;北京宇航系统工程研究所,北京,100076;北京宇航系统工程研究所,北京,100076;北京宇航系统工程研究所,北京,100076【正文语种】中文【中图分类】V416.5运载火箭在大气层外飞行时候，发动机（推力发动机、姿控发动机和分离反推火箭等等）推进剂向外部真空环境的喷射会自由膨胀形成真空羽流。
羽流撞击到有效载荷表面可以产生两类污染危害：撞击效应（impingement effects）和污染效应（contamination effects）。
前者是指羽流撞击飞行载荷（卫星、飞船和飞行器等）表面产生的热载、撞击力和扭矩。
后者是羽流会对光学表面、热表面、太阳能电池等功能性敏感表面产生沉积和剥蚀影响，造成光学图像失真、太阳能电池输出功率降低以及热控表面涂层的反（发）射率下降。
20世纪70年代出现了多颗卫星由于排气和发动机羽流沉积造成的热控问题[1]。
０．５Ｎ模型发动机羽流撞击效应的ＤＳＭＣ模拟王倩何小英蔡国飙（北京航空航天大学宇航学院）摘要使用自开发的Plume WorkStation （PWS ）软件对推力0.5N 的模型发动机羽流撞击效应进行了三维直接模拟蒙特卡罗法（DSMC ）的模拟，得到了羽流场的压强、温度、马赫数等物理参数及羽流对挡板的撞击效应。
结果表明，发动机羽流场压强在喷管出口处最高，随着气流向真空中扩散而降低；气流沿着发动机出口呈放射状流向挡板，喷流撞击到挡板上发生反射；由于核心气流对挡板的撞击，在发动机轴线与挡板的交点处压强较高，以该交点为圆心，板上的压强分布具有对称性，且沿径向逐渐减小。
关键词DSMCPWS 软件羽流撞击效应分类号V416.5文献标识码A 文章编号1674-5825（2011）04-0043-05来稿日期：2011－06－06；修回日期：2011－06－26。
作者简介：王倩（1987.12-），女，硕士研究生，研究方向为真空羽流效应研究。
1引言航天器的姿态控制往往利用姿态控制发动机来进行调节，发动机喷出的羽流会对流场中的航天器带来羽流污染、气动力、气动热效应等影响。
羽流污染可能会导致航天器上敏感原件无法正常工作，甚至影响航天器的寿命，所以研究羽流的撞击效应就显得非常重要。
国外对羽流撞击效应的研究开展较早，1986年德国的Dettleff 试验研究了模型发动机羽流场[1]；1984年法国的Allegre ，在SR3风洞中测量了羽流撞击平板的气动力效应[2]；1990年Legge 测量了羽流撞击倾斜挡板的气动力[3]；Boyd 等人在1992年对低密度喷管流动和羽流场进行了试验研究和数值模拟[4]。
在实验研究的基础上，国外还进行了相关数值模拟研究，1985年Legge 等人对卫星模型发动机的羽流场和羽流撞击效应进行了数值模拟[5]；2002年Park 数值模拟了羽流和卫星的相互作用[6]。
国内由于试验条件的限制，研究工作主要集中在数值计算方面。
推进技术
后，重复前面的步骤，即先进行ＮＳ方程的求解，后进行ＤＳＭＣ求解。
如此往复，直到后一轮计算所得流场参数与前一轮流场参数相比变化很少（相对差值＜１０１）为止。
５计算结果及分析
对某姿控发动机真空羽流场进行了耦合数值计算，计算时，在喷管边缘外放置ｒ一竖直的挡板，喷管外羽流场的计算区间分别取为轴向４倍和１０倍喷管出口直径、径向２倍喷管出口直径两种情形。
初始条件为燃烧室温度１０００Ｋ、压力１．０１ＭＰａ，挡板温度２００Ｋ。
计算结果分别如图１～１０所示。
图１～４分别为喷管内流场等压、等温、等Ｍｎ线和速度矢量图。
图５～７分别为喷管外羽流场速度矢量图、等压和等温线。
图８、９是喷管外羽流场轴向计算区域长是１０倍喷管出口直径时喷管外羽流场的等压和等温线。
图１０是轴线上速度和温度的分布。
Ｆｉｇ１Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｏｆ
ｎｏｚｚｌｅｆｌＯＷ
④２８１圆８６１③２５３７④７０６９
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Ｆｉｇ．４Ｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｏｆ
ｎｏｚｚｌｅｆｌｏｗＦｉｇ．２Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｏｆ
ｎｏｚｚｌｅｆｌｏｗ
①１５４②１９５＠２４９④３０３
⑤３５７⑥９９５
Ｆｉｇ．３
Ｍａｃｈｃｏｎｔｏｕｒｏｆ
ｎｏｚｚｌｅｎＯＷ
Ｇ０．１ｌ②ｏ．３８③ｏ．７６④１．１４
＠１．５２＠１．９０⑦５３２⑨５．７０
Ｆｉｇ·５ＶｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｏｆＦｉｇ．６Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｏｆｐｌｕｍｅｐｌｕｍｅ①７②９＠１３④８１
⑤３５＠７０⑦１４１
陵篓兰ｉ矗冀掣Ｆｅ１５｛０麓虿”｜｜茔釜叁：≥、：匡蚕垂薹兰萝：篷蠢三三一］
０２０４０６０８０１０００５０１００１５０２００２５００５０１００
１５０２００２５０
Ｆｉｇ．７Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒ
ｏｆｐｌｕｍｅＦｉｇ．８Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｏｆ
ｐｌｕｍｅ（１０ｔｉｍｅｓｎｏｚｄｅｅｘｉｔ
ｄｉａｍｅｔｅｒｉｎａｘｉａＩｄｉｒｅｃｔｉｏｌｌ）
Ｆｉｇ．９Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｏｕｒｏｆ
ｐｌｕｍｅ（１０ｔｉｍｅｓｎｏｚｚｌｅｅｘｉｔ
ｄｉａｍｅｔｅｒｉｎａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）
蚕～∥≮。
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真空羽流场的N-S和DSMC耦合数值模拟
作者：蔡国飙， 王慧玉， 庄逢甘， Cai Guobiao， Wang Huiyu， Zhuang Fenggan
作者单位：北京航空航天大学宇航学院,北京,100083
刊名：
推进技术
英文刊名：JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY
年，卷(期)：1998(4)
被引用次数：8次
1.蔡国飙;王慧玉;祖国君真空小喷管羽流场的Monte Carlo直接模拟[期刊论文]-推进技术 1997(02)
2.祖国君;蔡国飙;朱定强喷管流场和羽流场的N-S数值模拟 1995(05)
3.Baldwin B;Lomax H Time-layer approximation and algebraic model for separated turbulent flow
4.MacCormack R W;Paullay A J Computational efficiency achieved by time splitting of finite
difference operators
5.Bird G A Molecular gas dynamics 1976
6.樊菁;沈青直接模拟蒙特卡罗方法中的一个新算法--随机取样频率法 1992
7.Thomas P D;Middlecoff J F Direct control of the grid point distribution in meshes generated by elliptic equations 1980(06)
1.王平阳.钱中.杨帆.杜朝辉稀薄等离子体稳态流动的数值模拟[会议论文]-2006
2.王平阳.鹿洪芳.程惠尔双组元姿控发动机反流特性的DSMC模拟[期刊论文]-工程热物理学报2004,25(4)
3.张健.尚志.ZHANG Jian.SHANG Zhi航天器发动机羽流对敏感器热效应仿真研究[期刊论文]-航天器工程
2009,18(3)
4.程晓丽.毛铭芳.阎喜勤小推力发动机高空羽流场数值模拟[期刊论文]-空间科学学报2002,22(3)
5.范周琴.黄琳等离子体发动机羽流流场的DSMC/PIC混合算法研究[会议论文]-2006
6.冯萍.黄国平.梁德旺DSMC方法模拟微尺度流动时特征参数选取的研究[会议论文]-2005
7.黄琳.陈伟芳.吴其芬.任兵姿控发动机内流场及高空羽流流场的DSMC一体化数值模拟[期刊论文]-空气动力学学报2001,19(4)
8.黄琳.聂万胜.陈伟芳姿控发动机高空羽流流场干扰效应的DSMC方法研究[期刊论文]-空气动力学学报
2003,21(1)
9.肖泽娟.程惠尔.周红玲.周伟敏.XIAO Ze-juan.CHENG Hui-er.ZHOU Hong-ling.ZHOU Wei-min空间CO2羽流压力场的数值计算和实验研究[期刊论文]-宇航学报2008,29(1)
10.常雨.陈伟芳三维管道超声速气固两相流动的CFD/DSMC仿真研究[会议论文]-2004
1.张健.石泳航天器发动机羽流对太阳电池板力及热效应仿真[期刊论文]-航天器环境工程 2008(6)
2.黄琳.吴其芬.任兵姿控发动机高空羽流撞击效应的DSMC方法研究[期刊论文]-推进技术 1999(3)
3.张健.尚志航天器发动机羽流对敏感器热效应仿真研究[期刊论文]-航天器工程 2009(3)
4.张建华.蔡国飙用Simons法计算真空羽流[期刊论文]-推进技术 2002(5)
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6.李志辉.李中华.杨东升.毕林.张顺玉卫星姿控发动机混合物羽流场分区耦合计算研究[期刊论文]-空气动力学学
报 2012(4)
7.张建华.贺碧蛟.蔡国飙轴对称羽流流场数值模拟和实验验证[期刊论文]-北京航空航天大学学报 2011(5)
8.张建华.贺碧蛟.蔡国飙三维多组分羽流及其效应的数值模拟[期刊论文]-北京航空航天大学学报 2010(2)
9.常雨高空反向喷流流场的数值模拟研究[学位论文]硕士 2004
本文链接：/Periodical_tjjs199804014.aspx。
