相变对高超声速流动的影响研究

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1、夺因許違若朵大赛ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ博±学位论文戀如支封禹超声速流坊巧影响研堯ｉｔ目蛛乂流作者姓名流Ａ方学学科专业罗喜化导师姓名＿＿＿＿＾＾ＷＡ＾ｉ完成时间ｍ幸固种＾若术大赛博±学位论文相变对高超声速流动的影响研究作者姓名：林龙況学科专业：流体力学导师姓名：罗喜胜教授一—完成时间：二〇五年八月Ｈ十日ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｇｙ

2、Ａｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｄｏｃ１：ｏｒｄｅｒｅｅｇ馨Ｓｌ：ｕｄｏｎＰｈａｓｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｓＯｎｙＨｙｐｅｒｓｏｎｉｃＦｌｏｗｓＡｕｔｈｏｒ：ＬｏｎｕａｎＬｉｎｇｙＳｅｃｉａｌｉｔ：ＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓｐｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＸｉｓｈｅｎｇＬｕｏ＾ＦｉｎｉｓｈｅｄＴｉｍｅ：Ａｕｕｓｔ３１２０１５ｇ，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研巧工作所取得的成果。除己特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文

3、中不包含任何他人己经发表或撰写过的研巧成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：、签字曰期：命１／中国科学技术大学学位论文授权使用声明一作为申请学位的条件之，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权：，即学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅，可将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文本人提交的电子文档的内容和纸质论文的一致内容相。保密的

4、学位论文在解密后也进守此规定。公开□保巧年作者答名：抑Ｉ表导师签名Ａ＇／＇）．签字日期：ｒ／签字日期；山ｘ／摘要摘要一伴随相变的两相流研巧最早起源于工业汽轮机的发展需要。随后，部分空气动力学专家开始关注超音速风洞中水蒸气的凝结影响问题。这个问题在上个世纪得到了部分解决。近年来，伴随着燃烧加热风洞技术的发展，相变对高一超声速流动影响的研究进入了个新的阶段。在该阶段，相变影响的研巧与Ｗ，风洞实验往研巧相比具有不同的特点：风洞具有大扩张比和高马赫数等特点＂＂组分气流含有大量水蒸气和二氧化碳等污染，并且实验气流在膨胀加速

5、过程中必须考虑其离温气体效应．。从研巧成果来看目前仅有少数的文献对该领域进行研究，研究内容主要围绕燃烧加热风洞中水蒸气的凝结影响研巧，并且主要Ｗ数值模拟为主。此外，当风洞出口带液滴的髙速实验气流经过模型表面时，由于液滴蒸发产生的吸热效应和添质效应对模型表面的气动参数具有很大影响，，目前对该方面的研巧极少。鉴于上情况本文围绕燃烧加热风洞水蒸气凝结影响、商超声速流动中蒸发对流动参数的影响和氮气凝结影响等Ｈ个方面开展Ｗ下研巧工作，具体说明如下：首先，构建了燃烧加热风洞水蒸气凝结影响的理论模型。通过分析燃烧加。热风洞水蒸气礙结的物理过程

6、，获得水蒸气凝结影响的物理特征在此基础上，将该过程解親为等煽膨胀过程和水蒸气凝结过程，并提出了等巧膨胀界面和巧结界面的概念，通过建立两个界面前后参数的关系式，最后建立并验证了水蒸气凝结影响的理论模型，该模型兼颇了高温气体效应和水蒸气相变带来的加热一及减质效应。应用该理论模型，最终可获得种快速评估巧结对风洞出口参数影响的理论方法。其次，应用数值模拟和理论模型的方法研巧商速带液满气流对斜劈表面气动参数的影响。巧值模拟结果表明液滴在缴波后区域蒸发的她豫过程与澈波强度相关，其中最大的不，并影响模型表面气动参数的均匀性均性出现在偏转角处于

7、刚好能使得液滴在巧个激波下游区域蒸发完全的时刻。根据液巧蒸发与嫩波之间的稱合持征，在此基础上，裕该过程解锅为气流与激波作用的过程和液巧蒸发过程，通过建立两个界面前后参，并提出了激波界面和蒸发界面的巧念数的关系式？，最后构建并验证了离超声速流动中巧滴蒸发巧巧的理论评估模型一最后，发展并验证了套用于评估常规高超声速风洞中巧气巧结的数值计算程巧。根据近年来数值方法的发展和巧气巧结模型的最新成果，本文在一ＡＳＣＥ２Ｄ程巧的基础上，发展了杳用于评估巧气凝结的数值计算程巧？应用该程序考察巧气巧结对巧超声速风洞流场参巧的影咱。综上所化：构建了

8、，通过本文