进气道内流的稀薄效应模拟

在稀薄效应影响下，进气道内激波、附面层等结构都会出现明显变化。Bird G A用DSMC方法对附面层、压缩面及二维进气道内激波附面层干扰进行数值计算，得到努森数等于0.01887的进气道内流流场等值线分布。从他的结果上看，激波、附面层均有显著增厚，且发生了激波附面层干扰。

计算工况为：来流速度=1200m/s，静温=300K，努森数范围0.0001~1。

1. 几何外形与工况设置

导入如下图所示的二维进气道外形，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48773，分为3个网格块。具体的几何外形如下图所示。

计算域上下均为壁面，在上压缩面前缘、下表面x=0处均向前延拓了0.01m的自由段，其上设为来流条件。几何外形不进行缩放。计算域面积0.0178m2。计算工况的设置情况如表 1所示。壁面设为300K等温壁。

计算努森数时，特征长度取为进气道高度0.1m。

1 流场计算

Hi-Flowrarefied对进气道外形进行有粘计算(5万结构网格,4核并行计算)，单个工况计算时间从62小时（Kn=0.0001）到4小时（Kn=1）不等。

Hi-Flowrarefied与Bird.G.A.的数值计算结果相比(Kn=0.01887)的结果如下图所示。虚线与点划线为文献结果，彩色云图为Hi-Flowrarefied计算结果。可见，马赫数等值线分布符合良好，激波与附面层均表现出明显的稀薄效应增厚，激波附面层干扰产生的分离也与文献结果吻合。

此外，Kn=0.0001的计算状态接近连续流，其流场结果与传统CFD软件计算的连续流结果也基本吻合。