| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 主要符号表 | 第21-22页 |
| 1 绪论 | 第22-36页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第22-25页 |
| 1.2 气动热数值模拟的研究进展 | 第25-28页 |
| 1.3 非结构/混合网格气动热数值模拟的研究进展 | 第28-31页 |
| 1.3.1 非结构/混合网格气动热数值模拟的研究进展 | 第28-29页 |
| 1.3.2 非结构网格在高超声速非平衡流动数值模拟中的研究进展 | 第29-30页 |
| 1.3.3 多维对流通量格式研究进展 | 第30-31页 |
| 1.4 壁面催化对气动加热及流场影响的研究进展 | 第31-33页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第33-36页 |
| 2 控制方程和物理模型 | 第36-53页 |
| 2.1 引言 | 第36页 |
| 2.2 控制方程 | 第36-40页 |
| 2.2.1 量热完全气体控制方程 | 第36-37页 |
| 2.2.2 化学反应气体控制方程 | 第37-38页 |
| 2.2.3 热化学非平衡气体控制方程 | 第38-40页 |
| 2.3 热力学性质 | 第40-43页 |
| 2.3.1 量热气体的热力学性质 | 第40页 |
| 2.3.2 化学反应气体的热力学性质 | 第40-41页 |
| 2.3.3 热化学非平衡气体的热力学性质 | 第41-43页 |
| 2.4 输运性质 | 第43-46页 |
| 2.4.1 量热气体的输运性质 | 第43-44页 |
| 2.4.2 热化学非平衡气体的输运性质 | 第44-46页 |
| 2.4.3 化学反应气体的输运性质 | 第46页 |
| 2.5 化学反应动力学模型 | 第46-48页 |
| 2.5.1 有限速率化学反应模型 | 第46-47页 |
| 2.5.2 化学反应控制温度 | 第47-48页 |
| 2.6 振动能量源项 | 第48-50页 |
| 2.6.1 振动能量松弛模型 | 第48-50页 |
| 2.6.2 电子与平动能量松弛 | 第50页 |
| 2.7 无量纲化 | 第50-52页 |
| 2.7.1 基本物理量的无量纲化 | 第51页 |
| 2.7.2 热力学变量的无量纲化 | 第51页 |
| 2.7.3 输运系数的无量纲化 | 第51-52页 |
| 2.7.4 源项的无量纲化 | 第52页 |
| 2.8 本章小结 | 第52-53页 |
| 3 控制方程求解方法 | 第53-75页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 结构网格有限体积法 | 第53-56页 |
| 3.2.1 半离散形式 | 第53-54页 |
| 3.2.2 对流通量的计算 | 第54-55页 |
| 3.2.3 粘性通量的计算 | 第55页 |
| 3.2.4 时间离散格式 | 第55-56页 |
| 3.3 非结构网格有限体积法 | 第56-59页 |
| 3.3.1 半离散形式 | 第56页 |
| 3.3.2 对流通量的计算 | 第56-57页 |
| 3.3.3 流场变量梯度重构 | 第57-58页 |
| 3.3.4 粘性通量的计算 | 第58页 |
| 3.3.5 时间离散格式 | 第58-59页 |
| 3.4 初边值条件 | 第59-62页 |
| 3.4.1 初始条件 | 第59页 |
| 3.4.2 边界条件 | 第59-62页 |
| 3.5 收敛准则 | 第62-63页 |
| 3.5.1 结构网格收敛判据 | 第62-63页 |
| 3.5.2 非结构网格收敛判据 | 第63页 |
| 3.6 算例验证 | 第63-74页 |
| 3.6.1 算例1:量热完全气体条件下圆柱绕流 | 第63-66页 |
| 3.6.2 算例2:高温非平衡条件下钝锥绕流 | 第66-72页 |
| 3.6.3 算例3:高温非平衡条件下FIRE Ⅱ算例 | 第72-74页 |
| 3.7 本章小结 | 第74-75页 |
| 4 非结构网格/混合网格气动热数值模拟 | 第75-112页 |
| 4.1 引言 | 第75页 |
| 4.2 网格相关性研究 | 第75-94页 |
| 4.2.1 壁面网格尺寸研究 | 第75-81页 |
| 4.2.2 网格类型的影响 | 第81-87页 |
| 4.2.3 三维球头算例 | 第87-94页 |
| 4.3 多维对流通量格式 | 第94-100页 |
| 4.3.1 前言 | 第94-95页 |
| 4.3.2 四面体网格存在的问题 | 第95-96页 |
| 4.3.3 多维对流通量格式 | 第96-99页 |
| 4.3.4 主方向确定方式 | 第99-100页 |
| 4.4 主方向对流场的影响 | 第100-110页 |
| 4.4.1 单层圆柱高超声速绕流问题 | 第100-105页 |
| 4.4.2 展向多层圆柱高超声速绕流问题 | 第105-110页 |
| 4.5 本章小结 | 第110-112页 |
| 5 非结构网格化学非平衡气体的模拟 | 第112-140页 |
| 5.1 前言 | 第112-113页 |
| 5.2 壁面边界隐式矩阵的一般形式 | 第113-116页 |
| 5.3 完全催化壁面 | 第116-120页 |
| 5.3.1 等温完全催化壁隐式条件存在的问题 | 第116-118页 |
| 5.3.2 隐式矩阵松弛方法 | 第118-119页 |
| 5.3.3 辐射平衡温度边界条件 | 第119-120页 |
| 5.4 有限催化壁面条件 | 第120-122页 |
| 5.5 非催化壁面条件 | 第122页 |
| 5.6 数值算例 | 第122-138页 |
| 5.6.1 算例1:等温壁面条件下圆柱绕流问题 | 第122-127页 |
| 5.6.2 算例2:辐射平衡条件下圆柱绕流问题 | 第127-131页 |
| 5.6.3 算例3:自由来流组分构成对结果影响的数值实验 | 第131-132页 |
| 5.6.4 算例4:等温壁条件下球头绕流问题 | 第132-135页 |
| 5.6.5 算例5:七组分圆柱绕流问题 | 第135-136页 |
| 5.6.6 算例6:三维钝锥算例 | 第136-138页 |
| 5.7 本章小结 | 第138-140页 |
| 6 催化效率对高超声速飞行器气动加热的影响 | 第140-163页 |
| 6.1 引言 | 第140页 |
| 6.2 辐射平衡条件下催化壁面的影响 | 第140-141页 |
| 6.2.1 辐射平衡条件下壁面热流 | 第140-141页 |
| 6.2.2 数值实验方案 | 第141页 |
| 6.3 零攻角下RAM-C Ⅱ算例分析 | 第141-150页 |
| 6.4 有攻角情况下RAM-C Ⅱ算例分析 | 第150-155页 |
| 6.5 有攻角情况下FIREⅡ算例分析 | 第155-162页 |
| 6.6 本章小结 | 第162-163页 |
| 7 结论与展望 | 第163-165页 |
| 7.1 结论 | 第163页 |
| 7.2 创新点 | 第163-164页 |
| 7.3 展望 | 第164-165页 |
| 参考文献 | 第165-176页 |
| 附录A 对流通量Jacobian矩阵表达式 | 第176-178页 |
| 附录B 温度对守恒变量的偏导数 | 第178-180页 |
| 附录C 量热完全气体下等温无滑移壁面边界隐式矩阵的推导 | 第180-184页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第184-185页 |
| 致谢 | 第185-186页 |
| 作者简介 | 第186页 |
