钝头锥体气动热模拟

几何模型和计算条件

导入如下图所示的钝头锥体外形，进行计算测试。物体外形为使用ICEM构造的STL格式的表面网格文件。表面网格数6000。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，几何外形不进行缩放。计算工况的设置情况如表 3所示。

1.1.1 气动力计算

在计算设置选项中选择“气动力”，进行气动力相关参数计算验证。

具体的气动力计算设置如表 4所示。考虑到外形中头锥部分有较小的曲率半径，头锥驻点附近离心效应可能比较明显，故其中迎风面计算模型采用修正牛顿流模型，背风面采用超音速线化理论。转捩模型采用Bowcutt模型。

计算得到的各个气动力系数如表 5所示。计算得到的表面压力系数分布情况如下图左图所示，表面流线的分布情况如下图右图所示。

2 气动热计算

在计算设置选项中选择“气动热”，进行气动热相关参数计算验证。

具体的气动力计算设置如表 4所示。考虑到外形中头锥部分有较小的曲率半径，头锥驻点附近离心效应可能比较明显，故其中迎风面计算模型采用修正牛顿流模型，背风面采用超音速线化理论。转捩模型采用Bowcutt模型。

计算得到的气动热结果如表 7所示。其中提取出峰值热流（即为驻点热流）与CFD的计算结果相比，差异小于15%；提取出锥面上最大热流与传统CFD计算结果相比，差异小于20%。

计算得到的表面热流分布情况如下图左图所示，表面流线的分布情况如下图右图所示。

另一个针对球头钝锥体的气动热的校对算例如下：取表面网格数10000，来流工况如所示。计算时间为1.5秒。与文献中给定的参考结果相比，对称面中心母线上的热流的差异均小于15%，符合较好。