稀薄气体效应对近空间飞行的若干影响

近空间飞行器在高超声速飞行时具有局部稀薄气体效应和高温引起的热非平衡特性,改变了飞行器所经历流动的物理和气动特性,变革了高超声速飞行器的设计。申请项目.拟在前期项目研究基础上，进一步研究飞行器在稀薄气体环境下稳定飞行的基础问题，分析稀薄气体流动中的非平衡效应，研究稀薄气体效应对飞行器气动特性的影响，探讨稀薄气体条件下的近空间飞行器的气动布局，为有效利用近空间高段打下基础。

项目针对近空间高超声速飞行所面临的稀薄气体环境，重点分析了热化学等非平衡效应及其对飞行器气动力/热的影响。在稀薄条件下，非平衡效应对飞行器头部流场有明显影响，但对飞行器整体的气动影响较小。针对这种多尺度效应，提出以温度分量非平衡度来衡量流动的连续性失效程度，并发展了高超声速流动的高效粒子模拟方法。鉴于碰撞项是稀薄气体模拟的主要难点之一，项目分析了玻尔兹曼模型方程BGK模型的有效性。最后为方便工程应用，发展了高超声速飞行时氧气最大离解度的工程理论，制作了随飞行速度和高度变化的氧气最大离解度图谱。