高焓风洞中激波边界层相互作用流动的数值重建与机理分析

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状及本文研究的必要性

1.2.1 激波边界层相互作用的研究

1.2.2 高焓风洞中热化学非平衡流场的数值研究

1.2.3 国内高焓风洞的建设与使用

1.2.4 本文研究的必要性

1.3 本文研究内容

第二章 物理模型与数值方法

2.1.1 热力学模型

2.1.2 化学反应动力学模型

2.1.2.1 化学反应方程式与反应速率系数

2.1.2.2 化学-振动耦合

2.1.2.3 化学组元质量生成率ωi 的计算

2.1.3 热力学性质、输运性质计算

2.1.3.1 状态方程

2.1.3.2 比热计算

2.1.3.3 输运系数计算

2.2 二维与轴对称非平衡流控制方程及定解条件

2.2.1 控制方程

2.2.2 定解条件

2.4 数值求解

2.4.1 坐标变换与系数矩阵分裂

2.4.2 差分离散

2.4.3 通量格式

2.4.4 时间推进格式

2.4.5 计算程序验证

第三章 高焓风洞喷管流场计算

3.1 喷管流场数值模拟的定解条件和计算网格

3.1.1 定解条件

3.1.2 计算网格

3.2 算例条件设计

3.3 喷管热化学非平衡流场特性分析

3.3.1 T0=7848K 条件下喷管流场特性及分析

3.3.2 T0=6000K 条件下喷管流场特性及分析

3.4 喷管出口气流参数及特性分析

3.5 小结

第四章 压缩拐角流动的数值研究与分析

4.1 非平衡压缩拐角流动数值模拟中的网格影响研究

4.1.1 研究背景与算例选取

4.1.2 流向网格分布原则

4.1.3 流向网格雷诺数

4.1.4 流向网格尺寸与当地边界层厚度之比

4.2 压缩拐角流场算例条件及流场特性总述

4.2.1 算例选取

4.2.2 计算网格

4.2.3 流动特性总述

4.3 自由流非平衡对压缩拐角流动影响的数值研究

4.3.1 无流动分离或微弱分离情况下自由流热化学状态的影响

4.3.2 自由流热化学状态对流动分离特性的影响分析

4.4 三维压缩拐角流动的数值研究

4.4.1 流场计算网格与并行计算方案

4.4.2 流场计算结果分析

4.5 小结

第五章 双楔/双锥流动的数值研究与分析

5.1 计算网格与算例条件

5.1.1 模型外形、计算网格与边界条件

5.1.2 算例条件与分析内容

5.2 双楔流场数值模拟与分析

5.3 自由流非平衡对双楔/锥流动影响的数值研究

5.3.1 无流动分离或微弱分离情况下自由流热化学状态的影响

5.3.2 自由流热化学状态对流动分离特性的影响分析

5.4 双锥和双楔流场的比较

5.5 三维双楔的数值研究

5.6 小结

结 束 语

主要研究内容和结果

主要创新点

未来工作展望

致 谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

附录 空气化学反应模型