锐前缘气动加热受稀薄气体效应耦合非平衡真实气体效应的工程理论

本项目旨在理论分析高超声速飞行器锐前缘驻点流动中的稀薄气体效应与非平衡真实气体效应，分别阐释稀薄气体效应和真实气体效应影响锐前缘驻点传热的物理机制，建立仅有非平衡真实气体效应及其与稀薄气体效应耦合作用两种情况的快速预测驻点热流的桥函数。并发展锐前缘驻点热流的风洞测量技术，以及适用于热化学非平衡的稀薄流动的DSMC模拟程序，综合三种手段的研究结果，形成锐前缘气动加热受两种效应耦合的工程理论。

本项目是上一项目90716011的延续资助项目，前后共六年的工作一直遵循技术科学思想，突出理论分析特色，建立了锐前缘驻点气动加热受非平衡真实气体效应及其与稀薄气体效应耦合作用的工程理论。本项目主要进展包括：一、建立了一整套沿驻点线流动的能量传递模型及其数学描述方法；二、首次得到了正激波后化学非平衡流动显式的、归一化的解析表达式，然后推广用于求解沿驻点线的无黏非平衡流动特性，得到了稀薄条件下驻点边界层外部离解非平衡流动判据；三、提出了稀薄条件下驻点边界层内部非平衡流动及传热的判据，并基于这些判据构建了驻点热流预测桥函数。这些成果兼有学术和应用意义，以此为依托背景的王智慧的博士学位论文获得2013年中国科学院优秀博士论文称号，并被Springer出版社选中，在Springer Theses系列出版（每年在全世界范围内入选不足百篇）。而且，本项研究已受到多家航天工程单位关注，并且已有部分研究结果应用于工程实践之中。