高超聲速稀薄弱電離氣體下電子運(yùn)動的數(shù)值模擬.pdf

1、由于飛行器以大馬赫數(shù)進(jìn)行高超聲速飛行時,飛行器頭部會和流場發(fā)生激烈的相互作用,這時化學(xué)反應(yīng)和電離反應(yīng)就變得明顯,成為了模擬中不可缺少的一環(huán)。伴隨而來的在高超聲速弱電離氣體中出現(xiàn)的一大問題就是對電離后電子運(yùn)動問題的處理。目前對于這一問題的研究還處在發(fā)展階段,并沒有完全成形的方法可以毫無瑕疵地解決這一問題。
　　目前,DSMC(Direct Simulation Monte Carlo,直接模擬蒙特卡羅)方法被廣泛應(yīng)用于稀薄氣體域的研

2、究并取得了令人滿意的結(jié)果。本文主要研究的內(nèi)容是在非平衡化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上加入電離反應(yīng),并對隨之產(chǎn)生的電子運(yùn)動進(jìn)行處理。由于電子本身質(zhì)量的奇異性,使其在不加任何處理的情況下運(yùn)動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他粒子。這構(gòu)成了 DSMC中在同一時間步長內(nèi)對分子運(yùn)動模擬的技術(shù)難點(diǎn),并且破壞電中性假設(shè)。本課題主要針對在DSMC中電子運(yùn)動模擬的難度特點(diǎn)采用捆綁法和平均速度法來完成模擬,這樣基本可以滿足電中性的假設(shè),同時也能避開電子在物理特性上的奇異性。其次,本文還對