用于雷击模拟的由状态方程驱动的辐射模型

该工作关注等离子体弧与航空航天基体在类雷击条件下的相互作用数值模拟，特别是辐射热损失的精确计算。这些很重要，因为它们直接影响基体上热载荷与压力载荷的计算，在某些条件下可导致材料损伤。在中尺度模拟中直接数值求解辐射输运方程（RTE）因其计算成本而不可行，因此在实用中通常采用简化模型。为此，本文考虑了四种求解RTE的近似，从简单的局部热力学行为考量，到依赖于弧几何的更复杂谱吸收。它们的性能最初在一维圆柱弧上测试，之后实现于多维磁流体动力学代码中。结果表明，为获得一致结果，纳入谱吸收是必要的。然而，考虑弧几何的方法需要反复求解计算密集的亥姆霍兹方程，使其在多维模拟中难以承受。作为替代，采用了一种使用净发射系数的方法，如针对附着于铝基体的等离子体弧与实验测量的对比所示，其在计算效率与精度间提供了平衡。