航天飞机

Hi-Flowrarefied可用于高速再入大气层带翼飞行器的气动力、气动热分析,如航天飞机、X33、X34、X37等外形。Rault D.等人用DSMC方法对航天飞机再入返回的过程进行数值计算,得到流场及气动力系数,如下图所示。海拔范围:120~170km,马赫数:30,攻角=40度。

1. 几何模型及计算工况

导入如下图所示的航天飞机外形,进行计算测试。物体外形为使用ICEM构造的CGNS格式的体网格文件。网格数3693600,分为225个网格块。具体的几何外形参数如表 1所示。

导入模型设置、参考点、坐标轴系规定、参考面积与参考长度等参数如表 2所示。计算域取半模,几何外形不进行缩放。计算工况的设置情况如表 3所示。壁面设为300K等温壁。



2 气动力计算

在上述参数设置下,进行气动力相关参数计算验证。采用有粘计算(壁面设置为等温壁面)。并行计算采用个人计算机的多核处理器,8核并行,单个工况计算耗时大约50小时。

计算得到的气动力系数如表 5所示,包括轴力FA、轴力系数CA、侧向力FN、侧向力系数CN。计算得到的对称面上马赫数云图如下图所示。

Hi-Flowrarefied与Rault D.等文献结果相比,升力/阻力系数趋势吻合,绝大部分气动系数结果的绝对值差异不超过30%。