高超声速钝头体流动的驻点线理论模型及应用

摘要

针对大气层内高超声速飞行时的化学非平衡现象,建立了钝头体流动的驻点线理论计算模型.模型在对轴向速度作线性假设后,通过迭代的方法求解了化学反应和流动的耦合方程,但不涉及边界层内复合反应占主导的流动.计算得到的激波脱体距离、驻点线流动参数及离解度与文中CFD结果很好地相符.应用该驻点线模型,通过假设氮气为惰性气体,着重研究了高超声速飞行过程中氧气离解的化学非平衡现象.rn 理论计算表明,氧气的离解度随飞行高度的增加呈先增后减的非单调变化规律,其原因是由于化学平衡移动与非平衡效应的相互竞争作用.这一结论得到了CFD模拟结果的验证,同时也解释了文献中当飞行高度较高时真实气体效应减弱的现象.进一步计算了轴对称钝头体绕流流场中的氧气最大离解度及边界层外缘温度随飞行速度和高度变化的等值线图谱,发现氧气的离解区间显著偏离文献中平衡气体模型给定的范围,而向速度增大的方向弯曲,显示了非平衡效应对氧气离解的影响.