《高超聲速滑移流氣動熱并行計算數(shù)值模擬》對近空間高超聲速飛行器氣動熱數(shù)值模擬中涉及的難點問題開展了深入研究。應(yīng)用8種差分格式和5種限制器針對激波管Riemann問題進(jìn)行了計算仿真分析，對比了各種格式限制器對于膨脹波、激波及接觸間斷的分辨率，討論了各種格式的黏性機(jī)理和優(yōu)劣。對考慮量熱完全氣體條件和高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡條件建立了數(shù)值模擬方法，對兩種氣體模型條件下的氣動熱開展了計算分析；對氣動熱數(shù)值模擬中的網(wǎng)格效應(yīng)、收斂判別開展了討論；對高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡條件下的氣動熱進(jìn)行計算分析，研究了高溫效應(yīng)對流場及氣動力／熱特性的影響。討論了高超聲速滑移流動機(jī)理，采用N—S方程加滑移邊界條件的方法建立了滑移流數(shù)值模擬方法。對3種滑移邊界條件模型進(jìn)行了分析比較；開展了高超聲速滑移流數(shù)值模擬，進(jìn)行了滑移條件下的流場及氣動熱特性的分析；基于消息傳遞庫（MPI），發(fā)展了高超聲速氣動熱并行計算方法，在PC機(jī)群及超級計算機(jī)系統(tǒng)上開展了氣動熱大規(guī)模并行計算研究。
第1章緒論
1.1研究背景及意義
1.2國內(nèi)外研究概況
1.2.1氣動熱數(shù)值模擬研究
1.2.2非平衡數(shù)值模擬研究
1.2.3稀薄滑移流數(shù)值模擬研究
1.2.4CFD并行計算數(shù)值模擬研究
第2章差分格式的研究與對比
2.1Riemann問題格式計算對比分析
2.1.1非定常—維歐拉方程組
2.1.2各種差分格式的介紹
2.1.3Ricmann問題計算分析比較
2.2限制器應(yīng)用對比分析
2.2.1各種限制器的介紹
2.2.2限制器計算對比分析 第1章緒論
1.1研究背景及意義
1.2國內(nèi)外研究概況
1.2.1氣動熱數(shù)值模擬研究
1.2.2非平衡數(shù)值模擬研究
1.2.3稀薄滑移流數(shù)值模擬研究
1.2.4CFD并行計算數(shù)值模擬研究
第2章差分格式的研究與對比
2.1Riemann問題格式計算對比分析
2.1.1非定�！S歐拉方程組
2.1.2各種差分格式的介紹
2.1.3Ricmann問題計算分析比較
2.2限制器應(yīng)用對比分析
2.2.1各種限制器的介紹
2.2.2限制器計算對比分析
第3章量熱完全氣體條件下的氣動熱數(shù)值模擬
3.1量熱完全氣體控制方程
3.1.1笛卡兒坐標(biāo)形式
3.1.2無量綱形式
3.1.3坐標(biāo)變換形式
3.2差分格式
3.2.1AUSMPW+格式
3.2.2M—AUSMPW+格式
3.2.3界面聲速的求解
3.3初邊值條件
3.3.1虛擬網(wǎng)格邊界
3.3.2邊界條件
3.3.3流場初始化
3.4LU—SCS隱式方法
3.5氣動熱數(shù)值模擬影響因素研究
3.5.1網(wǎng)格相關(guān)性研究
3.5.2收斂判別研究
3.6進(jìn)氣道前緣氣動熱計算研究
3.6.1問題與建模
3.6.2計算與分析
3.6.3進(jìn)一步的討論
第4章高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡氣動熱數(shù)值模擬
4.1高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡模型
4.1.1高溫非平衡效應(yīng)與氣體模型
4.1.2化學(xué)凍結(jié)、化學(xué)平衡與化學(xué)非平衡
4.1.3熱力學(xué)平衡與非平衡
4.1.4溫度模型
4.2三維可壓縮流高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡控制方程
4.2.1笛卡兒坐標(biāo)系下有量綱形式
4.2.2無量綱形式
4.2.3一般曲線坐標(biāo)系形式
4.3物理化學(xué)模型
4.3.1熱力學(xué)關(guān)系式
4.3.2榆運系數(shù)
4.3.3化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型
4.3.4松弛過程和松弛時間
4.4數(shù)值求解方法
4.4.1AUSMPW+格式在熱化學(xué)非平衡方程中的應(yīng)用
4.4.2溫度的求解
4.4.3源項的處理
4.4.4LU—SCS方法
4.4.5邊界條件及流場初始化
4.5高溫非平衡條件下的氣動熱算例計算與分析
4.5.1二維圓柱計算算例
4.5.2三維球頭算例
第5章高超聲速滑移流動機(jī)理與計算模型分析
5.1流動分區(qū)與數(shù)值計算方法
5.2高超聲速滑移流動機(jī)理
5.3滑移邊界條件模型
5.3.1Maxwcu滑移條件
5.3.2Gokcen滑移條件
5.3.3Lockerby滑移條件
5.3.4比較與分析
5.4壁面適應(yīng)系數(shù)
第6章高超聲速滑移流氣動熱數(shù)值模擬研究
6.1滑移流動條件下的網(wǎng)格效應(yīng)研究
6.1.1二維鈍頭計算分析
6.1.2三維球頭計算分析
6.2稀薄滑移效應(yīng)對流場特征的影響
6.2.1流場特性
6.2.2壁面特性
6.3稀薄滑移效應(yīng)對熱流的影響
6.3.1物體尺度對熱流的影響
6.3.2來流稀薄程度對熱流的影響
6.4化學(xué)平衡滑移流數(shù)值模擬研究
第7章氣動熱并行計算數(shù)值模擬
7.1CFD并行計算方法
7.1.1CFD并行策略
7.1.2分區(qū)網(wǎng)格處理與負(fù)載平衡
7.1.3邊界條件處理與數(shù)據(jù)交換
7.2并行計算平臺
7.2.1PC集群式并行系統(tǒng)
7.2.2大規(guī)模集群系統(tǒng)
7.3并行計算應(yīng)用與分析
7.3.1量熱完全氣體圓柱并行算例
7.3.2熱化學(xué)非平衡球頭并行算例
7.3.3雙橢球算例
7.3.4ELECTRE鈍錐算例
7.4CFD大規(guī)模并行計算性能分析
7.4.1算例并行測試
7.4.2某乘波飛行器前體算例并行測試
7.4.3數(shù)據(jù)并行計算的加速比和效率分析
7.5返回艙外形算例
7.5.1GSC算例計算條件
7.5.2GSC算例計算網(wǎng)格及分區(qū)
7.5.3流場結(jié)果及分析
附錄A量熱完全氣體數(shù)值通量雅可比矩陣
附錄B雙溫模型非平衡計算中數(shù)值通量及源項雅可比矩陣及相關(guān)推導(dǎo)
附錄C空氣化學(xué)反應(yīng)模型及組分常數(shù)表
參考文獻(xiàn)
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