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1、2013年5月第39卷第5期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2013V01．39No．5DES方法對(duì)返回艙氣動(dòng)熱環(huán)境數(shù)值模擬劉佳閻超趙瑞(北京航空航天大學(xué)國(guó)家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，北京100191)蔣海軍(北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所空間物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100076)摘要：脫體渦模擬方法(DES，DetachedEddySimulation)由于結(jié)合了湍流模型(RNAS，ReynoldsAverag
2、edNavier—stokes)和大渦模擬(LES，LargeEddySimulation)兩者各自優(yōu)勢(shì)，是模擬非定常大分離流動(dòng)的有效方法．采用基于SA(Spalart．Allmaras)湍流模型的DES方法，對(duì)高超聲速返回艙外形進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算所得的返回艙表面壓力及熱流分布與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，證實(shí)了DES方法的優(yōu)越性。最后，在DES方法中加入可壓縮修正，結(jié)果證實(shí)在高超聲速流動(dòng)中，可壓縮修正方法在一定程度上能夠提高原始模型的預(yù)測(cè)性能．關(guān)鍵詞：脫體渦模擬方法；可壓縮修正；湍流模型；氣動(dòng)熱；返回艙中圖分類號(hào)：V
3、211．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001．5965(2013)05．0590-05Simulationofre-entrycapsulethermodynamicsenvironmentbyDESmethodLiuJlaYanChaoZhaoRUi(NationalKeyLabofComputationalFluidDynamics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)JiangHaijun(Sciencea
4、ndTechnologyonSpacePhysicsLaboratory，BeijingInstituteNearspaceVehicle’SSystemEngineering，Beijing100076，China)Abstract：Detachededdysimulation(DES)isaneffectivenumericalsimulationmethodforunsteadyseparatedflowsinceitcombinestheadvantagesofbothReynoldsaverag
5、edNavier-Stokes(RANS)andlargeeddysimulation(LES)methods．Spalart—Allmaras(SA)basedDESmethodisusedforthere—entrycaseunderhypersoniccondition．Comparisonofthepressureandheatfluxdistributionsshowsthatthenumericalresultsa—greewellwiththeexperimentdataandthusval
6、idatetheadvantagesoftheDESmethod．Compressibilitycor-rectionswereaddedintheoriginalSAturbulentmodel．Inthehypersonicflowcharacterization，theintroduc—tionofcompressibilitycorrectionscanbettertheoriginalturbulentmethod’Ssimulationcapability．Keywords：detachede
7、ddysimulation(DES)；compressibilitycorrection；turbulentmodel；heatflux；re-entry返回艙再人時(shí)最大單位動(dòng)能31．28MJ／kg，其中會(huì)有大部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，如此巨大的能量會(huì)燒壞返回艙材料，因此氣動(dòng)熱預(yù)測(cè)是載人飛船返回艙研制的關(guān)鍵問題之一?．目前國(guó)內(nèi)對(duì)返回艙氣動(dòng)熱的研究主要集中在防熱材料設(shè)計(jì)上，而防熱材料設(shè)計(jì)所依據(jù)的熱流參考值，基本上都是基于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)或是工程算法阻3
8、．雖然風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)可以得到返回艙再入條件時(shí)的熱流值，但風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)存在周期長(zhǎng)
9、，耗費(fèi)大，實(shí)驗(yàn)參數(shù)受限等缺點(diǎn)，而工程算法亦有很多缺點(diǎn)．介收稿日期：2012-05-07；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012-11—2611：39網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．enki．net／kcms／detail／11．2625．V．20121126．1139．003．html基金項(xiàng)目：國(guó)家973計(jì)劃資助項(xiàng)目(2009CB724104)作者簡(jiǎn)介：劉佳(1987一)，男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士生，jliu@ase．buaa．edu．cn．第5期劉佳等：
