流动参数与壁面模型对气-固相互作用的影响：dsmcFoam 的数值研究
流体动力学
2025-08-18 v1 计算物理
摘要
大气呼吸式电推进系统利用大气粒子作为推进剂，使其能够在多种环境条件下高效运行。为准确模拟捕获的气体流经模块的过程，必须仔细建模粒子-壁面相互作用。为启动此项研究，我们通过广泛的仿真矩阵进行了参数研究，以探究流动参数（如速度、温度、组分和攻角）以及壁面模型参数（漫反射分数/调节系数）对气-固相互作用的影响。创建了一个简化的测试几何体以运行二维仿真，其中气流与位于一个入口补丁垂直方向的相邻壁面相互作用。在本研究中，我们在不同流动和壁面条件下，使用 dsmcFoam 求解器的当前边界条件，探究了反射模式的变化、壁面上的力密度以及壁面附近的流动特性。此外，利用仿真矩阵的结果评估了 dsmcFoam 默认边界条件在预测气-固相互作用物理方面的能力。研究结果强调了需要新的边界条件来准确再现各个方面的相互作用物理。
引用
@article{arxiv.2508.11403,
title = {The Effect of Flow Parameters and Wall Models on Gas-Surface Interactions: A Numerical Investigation of dsmcFoam},
author = {M. B. Agir and N. H. Crisp and K. L. Smith and P. C. E. Roberts and M. Newsam and M. Griffiths and S Vaidya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.11403},
year = {2025}
}
备注
39 pages, 24 figures, Submitted to the CEAS Space Journal: Collection on Very Low Earth Orbit Satellites