火星大气高超飞行气动热辐射模拟
发布时间：2021-08-26 05:00
火星探测是目前各国广泛关注的外星探测之一,火星探测器在高速飞行状态下其周围高温气体对壁面具有强烈的辐射加热作用,数值研究不同飞行条件下的辐射加热效应,探究壁面辐射热流分布规律对下一代火星探测器的设计具有重要意义。本文首先对火星载入飞行器火星科学实验室MSL（Mars Science Laboratory）的地面试验模型的有/无攻角飞行流场进行了数值模拟,并与T5风洞试验数据进行比较,之后探究MSL的真实飞行条件,在此基础上数值分析两组不同高度飞行条件下热化学平衡和非平衡对热动力学特征的影响,包括研究单温度和双温度模型下流场温度、压力分布、滞止线上温度、压力、马赫数以及各反应组分的质量分数分布情况,此外研究了Park的10组分16化学反应模型和8组分8化学反应模型对流场模拟结果的影响。由于火星探测器飞行中头部激波层气体温度高达数千开尔文,在这样的温度条件下,激波层气体对于飞行器壁面的辐射加热有着很大的贡献,而研究气体的辐射加热,首先需要获取气体的辐射特性参数,目前计算气体的辐射特性参数的LBL方法因极为耗时,在工程应用上几乎得不到推广,为了减少计算时间成本,本文基于高分辨率光谱数据库HI...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谱线形状示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文 CO2分别用 HITEMP-2010 以及 CDSD-4000 建立两个不同波数吸收系数数据库，CO 用 HITEMP-2010 建立一个窄带 K 分布吸带宽度是 25cm-1，并且对于任意一个温度和摩尔分数条件下，个吸收系数值。的影响后面通过加入修正因子来解决，这里首先验证 LBL 程序SD-4000 建立的新吸收系数数据库与文献[42]进行对比，选取 4000K，CO2的摩尔分数 100%。结果如下图 3-5 和 3-6 所示。
图 3-5 4000K 温度条件下 CO2的吸收系数随波数变化关系图结果可知，本文使用的 LBL 程序具有很好的准确性，在cm-1那一块吸收系数出现了明显的波动，这是因为原始数据库点的个数相对较少，对于吸收系数按波数取平均之后会与原偏离，此外还可以看出，直接采用吸收系数按波数 0.02cm-1
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体高温辐射特性窄谱带模型参数库构建[J]. 蔡红华,聂万胜,吴睿,苏凌宇,侯志勇. 红外与激光工程. 2017(07)
[2]火星进入器高超声速气动力/热研究综述[J]. 唐伟,杨肖峰,桂业伟,杜雁霞. 宇航学报. 2017(03)
[3]利用HITEMP2010的Malkmus窄谱带模型参数库构建研究[J]. 陈世国,陈立海,莫冬腊,史径丞,梅飞. 红外与激光工程. 2015(08)
[4]探路者号火星探测器气动热和传热耦合分析[J]. 杨肖峰,唐伟,桂业伟,刘磊,肖光明. 工程热物理学报. 2014(12)
[5]飞行器进入火星大气的流场预测[J]. 吕俊明,程晓丽,王强. 空间科学学报. 2013(02)
[6]气粒混合物非灰辐射特性合并宽窄谱带K分布模型[J]. 董士奎,刘洪芝,马宇,谈和平. 工程热物理学报. 2012(01)
[7]辐射传输的格子Boltzmann模拟[J]. 马宇,董士奎,赫晓东,谈和平. 工程热物理学报. 2011(11)
[8]二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型[J]. 尹雪梅,刘林华,李炳熙. 热能动力工程. 2008(04)
[9]高温气体辐射特性计算模型[J]. 尹雪梅,刘林华. 热能动力工程. 2007(05)
[10]反向蒙特卡罗法模拟参与性介质中热辐射传递[J]. 董士奎,帅永,谈和平,刘林华. 哈尔滨工业大学学报. 2004(12)
博士论文
[1]基于全光谱k分布模型的辐射换热计算方法[D]. 王超俊.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]地球再入/外行星进入飞行器气动热环境数值模拟研究[D]. 张敏.山东大学 2017
[2]火星进入舱气动热的催化效应及非平衡效应[D]. 曹云鹏.北京交通大学 2017
[3]高超声速飞行器高温流场的非平衡光谱辐射特性研究[D]. 秦智.哈尔滨工业大学 2016
[4]火星进入舱气动热的数值模拟[D]. 许菁.北京交通大学 2016
[5]火星探测器气动力热和传热特性研究[D]. 杨肖峰.中国空气动力研究与发展中心 2013
[6]基于K分布模型的吸收散射性介质辐射换热计算方法[D]. 吕哲.哈尔滨工业大学 2012
[7]碳氢燃料气辐射物性实验方案及燃气辐射特性研究[D]. 刘洪芝.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3363596
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谱线形状示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文 CO2分别用 HITEMP-2010 以及 CDSD-4000 建立两个不同波数吸收系数数据库，CO 用 HITEMP-2010 建立一个窄带 K 分布吸带宽度是 25cm-1，并且对于任意一个温度和摩尔分数条件下，个吸收系数值。的影响后面通过加入修正因子来解决，这里首先验证 LBL 程序SD-4000 建立的新吸收系数数据库与文献[42]进行对比，选取 4000K，CO2的摩尔分数 100%。结果如下图 3-5 和 3-6 所示。
图 3-5 4000K 温度条件下 CO2的吸收系数随波数变化关系图结果可知，本文使用的 LBL 程序具有很好的准确性，在cm-1那一块吸收系数出现了明显的波动，这是因为原始数据库点的个数相对较少，对于吸收系数按波数取平均之后会与原偏离，此外还可以看出，直接采用吸收系数按波数 0.02cm-1
【参考文献】：
期刊论文
[1]气体高温辐射特性窄谱带模型参数库构建[J]. 蔡红华,聂万胜,吴睿,苏凌宇,侯志勇. 红外与激光工程. 2017(07)
[2]火星进入器高超声速气动力/热研究综述[J]. 唐伟,杨肖峰,桂业伟,杜雁霞. 宇航学报. 2017(03)
[3]利用HITEMP2010的Malkmus窄谱带模型参数库构建研究[J]. 陈世国,陈立海,莫冬腊,史径丞,梅飞. 红外与激光工程. 2015(08)
[4]探路者号火星探测器气动热和传热耦合分析[J]. 杨肖峰,唐伟,桂业伟,刘磊,肖光明. 工程热物理学报. 2014(12)
[5]飞行器进入火星大气的流场预测[J]. 吕俊明,程晓丽,王强. 空间科学学报. 2013(02)
[6]气粒混合物非灰辐射特性合并宽窄谱带K分布模型[J]. 董士奎,刘洪芝,马宇,谈和平. 工程热物理学报. 2012(01)
[7]辐射传输的格子Boltzmann模拟[J]. 马宇,董士奎,赫晓东,谈和平. 工程热物理学报. 2011(11)
[8]二氧化碳气体辐射特性宽带k分布模型[J]. 尹雪梅,刘林华,李炳熙. 热能动力工程. 2008(04)
[9]高温气体辐射特性计算模型[J]. 尹雪梅,刘林华. 热能动力工程. 2007(05)
[10]反向蒙特卡罗法模拟参与性介质中热辐射传递[J]. 董士奎,帅永,谈和平,刘林华. 哈尔滨工业大学学报. 2004(12)
博士论文
[1]基于全光谱k分布模型的辐射换热计算方法[D]. 王超俊.北京交通大学 2016
硕士论文
[1]地球再入/外行星进入飞行器气动热环境数值模拟研究[D]. 张敏.山东大学 2017
[2]火星进入舱气动热的催化效应及非平衡效应[D]. 曹云鹏.北京交通大学 2017
[3]高超声速飞行器高温流场的非平衡光谱辐射特性研究[D]. 秦智.哈尔滨工业大学 2016
[4]火星进入舱气动热的数值模拟[D]. 许菁.北京交通大学 2016
[5]火星探测器气动力热和传热特性研究[D]. 杨肖峰.中国空气动力研究与发展中心 2013
[6]基于K分布模型的吸收散射性介质辐射换热计算方法[D]. 吕哲.哈尔滨工业大学 2012
[7]碳氢燃料气辐射物性实验方案及燃气辐射特性研究[D]. 刘洪芝.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3363596
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