资源描述：
《组元化学反应气体粘性激波层钝体绕流数值计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、国 防 科 技 大 学 学 报第21卷第3期 JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.21No.31999X11组元化学反应气体粘性激波层钝体绕流数值计算张巧芸 瞿章华(国防科技大学航天技术系 长沙 410073) 摘 要 本文采用11组元化学模型对双曲体粘性激波层化学非平衡绕流流场进行了数值计算,给出了压力、温度,N+++、O+和NO+摩尔浓度及e-数密度在驻点的分布,并与7组元、5组元的计算结2、O2、N果作了比较。关键词 化学非平衡,粘性激波层,高超声速分类号V411.4Numerical
2、SolutionofViscousShockLayerFlowof11-SpeciesChemicalReactingAiroverBluntBodiesZhangQiaoyunQuZhanghua(DepartmentofAerospaceTechnology,NUDT,Changsha,410073)AbstractInthispaper,11-speciesAirModelisusedforcalculatingthechemicalnon-equilibriumviscousshock+++、O+、layerflowoverhyperboloids.
3、Thestagnationstreamlinedistributionsofpressure、temperatureandN2、O2、N+-NOandenumberdensityaregivenandcomparedwiththeresultsof7-species、5-speciesmodels.Keywordschemicalnon-equilibrium,viscousshocklayer,hypersonicflow1 引言再入飞行器以高超声速再入大气层时,由于激波层内的高温,空气发生离解和电离反应。对应于飞行器飞行走廊的不同高度和速度,空气离解和电
4、离的程度是不同的,这种不同体现在空气的组元数[1]目上。在对再入飞行器周围流场进行数值模拟时,必须计及所采用的组元数目即化学模型对流场性质的影响。国内进行再入飞行器流场数值模拟时,一般采用7组元或5组元化学模型,这对于计算气动+++力、气动热是方便的,但在要考虑流场的光电特性时,需要用11组元的模型才能给出N、O、N2、+O2的密度分布,因而得到的电子数密度也更准确。[1]本文运用Gupta等研究总结得到的11组元化学反应速率、热力学性质和输运性质的计算方法来求解11组元化学非平衡粘性激波层钝体绕流流场。由于采用了比较高精度的计算公式,计算的结果更加准确可靠
5、。2 控制方程及边界条件2.1 控制方程控制方程采用化学非平衡粘性激波层方程,方程具体形式见文献[2]。2.2 边界条件在壁面和激波处不考虑速度滑移和温度跳跃,壁面为完全催化壁面。壁面处,u=0,v=0,T=Tw,ciw=cieq(Tw);激波处,边界条件由Rankine-Hugonoit关系式给出。X国家部委基金项目资助1998年5月26日收稿第一作者:张巧芸,女,1974年生,硕士18国防科技大学学报1999年第3期3 化学模型、热力学特性与输运系数[1]3.1 化学模型对于11组元化学模型,采用文献[1]提供的化学反应方程式。方程反应速率:Bkf,r=
6、Af,rTf,rexp(-TD/T)f,rBkb,r=Ab,rTb,rexp(-TD/T)b,r*kf,r(T)当U∞>8000m/s时,kb,r=,其中Keq,r(T)5432lnKeq,r=AKeq,rZ+BKeq,rZ+CKeq,rZ+DKeq,rZ+EKeq,rZ+FKeq,r4Z=ln(10/T)3.2 热力学特性各组元的热力学性质由以下公式计算:Cp,i234=A1+A2T+A3T+A4T+A5TRuniv234hiA2TA3TA4TA5TA6=A1+++++Runiv23456系数A1～A6可从文献[1]中得到。3.3 输运系数混合物粘性系数、
7、传热系数的计算方法如下:NsNs211∑xi/(Ai+aav)∑xixjA-aijNsi=1i,j=1iAjLorKtr=Ns,aav=Ns2,Ai=∑xlBil11l=11-aav∑xi/(Ai+aav)∑xixjA-i=1i,j=1iAj对粘性系数NA(1)(2)NA(2)aij=[2$ij-$ij],Bil=$il(Mi+Mj)Mi对热传导系数72MiMj3318*(1)(2)aij=(4.184×10)2-Bij$ij-4$ij15k(Mi+Mj)2572Bil=(4.184×10)2×15k(Mi+Mj)(2)1518*(1)8MiMl$il+(M
8、i-Mj)9Mi-Ml+BilMl$il25(1)(
