跨流域高超声速绕流环境Boltzmann模型方程统一算法研究?

摘要：

如何准确可靠地模拟从外层空间高稀薄流到近地面连续流的航天器高超声速绕流环境与复杂流动变化机理是流体物理的前沿基础科学问题.基于对Boltzmann方程碰撞积分的物理分析与可计算建模，确立了可描述自由分子流到连续流区各流域不同马赫数复杂流动输运现象统一的Boltzmann模型速度分布函数方程，发展了适于高、低不同马赫数绕流问题的离散速度坐标法和直接求解分子速度分布函数演化更新的气体动理论数值格式，建立了模拟复杂飞行器跨流域高超声速飞行热环境绕流问题的气体动理论统一算法.对稀薄流到连续流不同Knudsen数0.0026 K n∞61.618、不同马赫数下可重复使用卫星体再入过程(110—70 km)中高超声速绕流问题进行算法验证分析，计算结果与典型文献的Monte Carlo直接模拟值及相关理论分析符合得较好.研究揭示了飞行器跨流域不同高度高超声速复杂流动机理、绕流现象与气动力/热变化规律，提出了一个通过数值求解介观Boltzmann模型方程，可靠模拟高稀薄自由分子流到连续流跨流域高超声速气动力/热绕流特性统一算法。

关键词：Boltzmann模型方程、离散速度坐标法、跨流域统一算法、高超声速流动

分类号：TV7;TV6

资助基金：国家重点基础研究发展计划2014CB744100;国家自然科学基金11325212,91016027;国防基础科研基金批准号:51313030104资助的课题.* Project supported by the National Basic Research Program of ChinaGrant 2014CB744100;the National Natural Science Foundation of ChinaGrant .11325212,91016027;the National Defense Basic Scientific Research Program of ChinaGrant 51313030104

在线出版日期：2015-12-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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