DSMC方法和橋函數(shù)在航天器高空稀薄氣動(dòng)特性預(yù)測中的應(yīng)用.pdf

1、隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多航天器穿梭于地球與外太空、外太空與其他行星之間，且以近軌道速度進(jìn)入行星大氣層的問題變得越來越普遍。航天器在稀薄氣體環(huán)境中飛行時(shí)的氣動(dòng)特性與在稠密大氣環(huán)境中的氣動(dòng)特性之間有較大差異。因此建立過渡流區(qū)氣動(dòng)特性預(yù)測平臺(tái)對(duì)我國航天和國防事業(yè)的意義重大，而將DSMC數(shù)值模擬技術(shù)與橋函數(shù)工程估算方法相結(jié)合就是一種行之有效的方案。
　　首先，本文在理論和應(yīng)用方面對(duì)DSMC（Direct Simulation Mo

2、nte Carlo）數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究，并利用DSMC程序?qū)σ恍┖唵瓮庑蔚母叱曀傧”×骼@流進(jìn)行了模擬計(jì)算，模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)符合良好。利用DSMC方法對(duì)大鈍頭的返回艙在不同高空的飛行過程進(jìn)行了模擬，計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)采用DSMC程序?qū)θS流場進(jìn)行模擬時(shí)，表征航天器氣動(dòng)外形的三角化面網(wǎng)格數(shù)量對(duì)結(jié)果的精度沒有影響；當(dāng)每個(gè)碰撞網(wǎng)格中的模擬分子數(shù)小于8時(shí)，總模擬分子數(shù)的多少成為了影響結(jié)果精度的主要因素。
　　之后，對(duì)大鈍頭、低升阻比返

3、回艙和火星探測器在不同稀薄氣流環(huán)境中氣動(dòng)特性和流場特性的研究表明，航天器氣動(dòng)特性受稀薄氣體效應(yīng)的影響較大，強(qiáng)烈的粘性效應(yīng)導(dǎo)致阻力系數(shù)隨努森數(shù)的增大而增大；升力系數(shù)和升阻比對(duì)氣流稀薄程度的變化比較敏感；返回艙在稀薄流區(qū)是靜不穩(wěn)定的，縱向壓心位置受來流稀薄程度的影響較大；氣流越稀薄，升阻比變化幅度越??；來流速度（即馬赫數(shù)）對(duì)航天器氣動(dòng)特性的影響較小。此外，隨著來流變得越來越稀薄，鈍體前端的激波越來越厚，繞流波及的范圍也越來越大，且尾跡區(qū)的渦