高速流场中弓形激波的紫外辐射特性建模

发布时间：2020-09-21 10:57

　　 导弹在大气层中飞行时,迎面气流在导弹头部剧烈压缩,形成弓形激波。在超高声速飞行条件下,由于飞行器壁面和大气的剧烈摩擦,在飞行器的头部及其周围的空气会出现很高的温度,以至空气中的组分间发生剧烈的碰撞等,进而发生能级跃迁、光化学反应、双原子分子离解、分子和原子的电离等一系列复杂的非平衡化学反应过程。这些因素能很大程度上改变激波层内气体的热力学特性。在高空区域高速飞行时,由于空气稀薄,分子平均自由程变大,流场粒子间的碰撞频率下降,在计算流场时,化学反应模型和低空的模型又略有不同。对弓形激波紫外的探索研究,可以为飞行器喷焰紫外预警验证所建立模型的正确性,开展这些研究具有重要的意义。本文主要对飞行器弓形激波流场的计算和弓形激波中的NO(A)紫外光谱辐射强度计算方法建模展开研究,并通过国外的两次著名的紫外辐射实验数据以及相关文献的模拟数据进行可靠性分析,主要内容如下:(1)目标流场数值计算研究。研究了国外的多种对高温空气化学反应模型的适用性,本文主要采用Park5组分、7组分化学反应模型和Boyd的2007年高空稀薄气体反应模型。首先用FASTRAN软件对低空流场进行了计算,特别是在飞行海拔40km高度计算的流场结果和文献模拟的数据能够很好的吻合;对飞行海拔71km流场的计算吻合度最好。然后用DSMC对更加稀薄的环境进行了分析计算。并且和文献进行了对比。(2)弓形激波中NO(A)数密度的建模和光谱辐射强度计算研究。研究了计算流场中NO(A)的化学反应模型,本文采用了“准稳态模型”。在处理过程中,应用了细致平衡原理计算了逆化学反应速率常数。并对各种组分对NO(A)的敏感性进行了分析。对流场中NO(A)的光谱辐射强度进行了计算,并和实验数据进行了对比。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ760
【部分图文】：

网格分布示意图

0km流场计算结果

(e) O 质量分数分布 (f) NO 质量分数分布图 3-5 38Km 流场计算结果从图 3-5 中可以看出，38km的模拟结果和 40km的模拟结果类似。在激波层区域内：随着距离壁面的增大，温度逐渐增大；氮气的离解程度在激波层整个区域内变化不大，基本稳定，氮原子在区域内的分布也基本稳定；而氧气的离解程

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 马宇;董士奎;段宗宪;谈和平;;高温非平衡氮组分多温度振动—离解耦合模型[J];航空学报;2006年04期

本文编号：2823400