高超声速大气再入中辐射传热与材料烧蚀相互作用的数值研究
计算物理
2024-10-18 v1 流体动力学
摘要
辐射传热与材料烧蚀的相互作用是高空高速大气再入过程中飞行器加热的关键因素。然而，完全耦合的多物理场模型固有的复杂性常常需要简化假设，这可能会忽略对热载荷（尤其是辐射加热）有显著影响的关键现象。常见的近似包括忽略烧蚀产物的贡献、采用简化的等温壁面边界条件，或以松散耦合的方式处理辐射传热。本研究引入了一个高保真度、紧密耦合的多求解器框架，旨在精确捕捉烧蚀体周围高超声速流动的多物理场挑战。所提出的方法一致地考虑了激波加热气体、表面材料响应和辐射传热之间的相互作用。我们的结果表明，在表面能量平衡中纳入辐射加热会显著影响烧蚀速率。烧蚀产物在驻点线上会吸收真空紫外波段的辐射热流，而在非驻点区域则强烈发射辐射。这些发现强调了紧密耦合多物理场框架的必要性，以忠实捕捉高超声速流动环境中复杂的多维相互作用，而传统的松散耦合模型无法准确描述这些现象。
关键词
引用
@article{arxiv.2410.13041,
title = {Numerical Investigation of Radiative Transfers Interactions with Material Ablative Response for Hypersonic Atmospheric Entry},
author = {Vincent Le Maout and Sung Min Jo and Alessandro Munafò and Marco Panesi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.13041},
year = {2024}
}