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超低轨道卫星气动特性分析与优化设计 被引量:2
1
作者 蒋亦凡 李帅辉 +1 位作者 李志辉 张俊 《力学学报》 北大核心 2025年第3期616-626,共11页
超低地球轨道(VLEO)卫星在提升对地观测平台性能和降低观测成本方面具有显著优势.然而,在超低轨道环境下,大气分子与卫星表面碰撞所产生的气动阻力与气动热载荷给卫星的在轨运行寿命和安全带来了巨大挑战不可忽视.首先采用直接模拟蒙特... 超低地球轨道(VLEO)卫星在提升对地观测平台性能和降低观测成本方面具有显著优势.然而,在超低轨道环境下,大气分子与卫星表面碰撞所产生的气动阻力与气动热载荷给卫星的在轨运行寿命和安全带来了巨大挑战不可忽视.首先采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,对100~300 km高度范围内超低轨卫星的气动阻力、气动力矩与气动热特性进行了分析,系统研究了轨道高度、表面适应系数和飞行迎角等条件对卫星气动力和气动热特性的影响规律.随后,基于平板外形与旋成体外形的减阻优化分析,提出了两种超低轨卫星减阻优化方案,分别为基于表面特性的侧面光滑设计与基于遗传算法的头部外形优化.通过DSMC计算评估了两种优化方案的可行性,结果表明,在100 km的轨道高度下,侧面光滑设计的减阻效果可达40%,头部外形优化的减阻效果可达26%.两种优化方案均有效降低了超低轨卫星的气动阻力,对超低轨卫星的气动优化设计具有重要的参考和指导意义. 展开更多
关键词 超低地球轨道 卫星 气动 直接模拟蒙特卡洛 减阻优化
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稀薄气体流动中的气固界面适应系数研究进展
2
作者 韩权 夏海涛 +3 位作者 常文刚 魏志勇 胡远 靳旭红 《力学学报》 北大核心 2025年第12期2886-2913,共28页
气固界面适应系数是量化气体分子与固体壁面碰撞过程中动量和能量交换的核心参数,对临近空间飞行器和超低轨航天器气动设计具有关键影响.本文系统梳理了切向动量适应系数和能量适应系数的研究进展,围绕适应系数在不同稀薄流动流域的作... 气固界面适应系数是量化气体分子与固体壁面碰撞过程中动量和能量交换的核心参数,对临近空间飞行器和超低轨航天器气动设计具有关键影响.本文系统梳理了切向动量适应系数和能量适应系数的研究进展,围绕适应系数在不同稀薄流动流域的作用机制,阐明微观散射行为向宏观输运量的映射关系.通过整合热丝法、分子束实验、微通道流量法、在轨测量等实验手段,并结合分子动力学模拟对晶格振动、表面形貌与吸附状态的原子尺度描述,归纳了气体参数(种类、入射速度、角度、温度)、固体参数(表面粗糙度、温度、吸附特性)以及气固相互作用势能参数对适应系数的影响规律.结果表明,适应系数具有明显的多因素耦合特性:表面粗糙度、相互作用强度以及气体吸附程度的增强通常有助于提高适应程度;入射速度与体系温度的升高会改变分子散射机制,引发适应系数的非单调变化.当前,实验方法可提供直观的物理测量,分子动力学模拟则有助于揭示微观机制,但仍面临以单因素分析为主、多参数耦合机制不清、实验与模拟数据一致性不足等问题.未来需聚焦固体表面粗糙度量化、气体吸附行为表.征、多因素耦合模型构建及真实飞行环境验证,以期为新一代稀薄流域飞行器气动设计提供更精确的理论支撑. 展开更多
关键词 稀薄气体流动 气固界面相互作用 适应系数 分子动力学 分子碰撞
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上层大气层飞行器阻力特性和长期飞行可行性评估
3
作者 靳旭红 刘文君 +1 位作者 艾邦成 沈清 《气体物理》 2025年第6期46-53,共8页
针对上层大气层长期飞行的需求,采用直接模拟Monte Carlo方法分析上层大气层飞行器的进气道性能和气动阻力,探索气固相互作用(gas-surface interaction, GSI)中法向和切向适应情况对进气道性能和气动阻力的影响规律和作用机理,并从推力... 针对上层大气层长期飞行的需求,采用直接模拟Monte Carlo方法分析上层大气层飞行器的进气道性能和气动阻力,探索气固相互作用(gas-surface interaction, GSI)中法向和切向适应情况对进气道性能和气动阻力的影响规律和作用机理,并从推力和阻力平衡的角度评估上层大气层长期飞行的可行性。结果表明:相对于GSI完全适应的情形,法向和切向的不完全适应都能提高压缩比,法向不完全适应时高压区向上游移动,切向不完全适应时高压区向下游移动。飞行器的阻力主要来自进气道内流和太阳能电池翼外流,相对于完全适应的情形,法向不完全适应导致阻力增加,切向不完全适应能实现减阻。在合理假设条件下,当推功比达到18~20 mN/kW、电离效率达到40%~50%、GSI切向不完全适应时,所考虑的上层大气层飞行器具备长期飞行的能力。 展开更多
关键词 上层大气层 稀薄气体流动 适应系数 气动阻力 进气道
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Boltzmann-Rykov模型方程气体动理论统一算法与喷管流动 被引量:1
4
作者 李凡 李志辉 陈爱国 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期553-562,共10页
为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考... 为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考虑转动能影响的Boltzmann-Rykov模型方程。通过对一维非定常激波管内流动、一维定常正激波结构及二维型面喷管内流动问题进行模拟研究,计算结果与理论解、文献值及实验数据相吻合,验证了统一算法对内流动问题的可行性与计算精度。分析了考虑转动能影响的喷管内流动流场,结果表明:可使用克努森数作为喷管流动特性和性能的表征。 展开更多
关键词 气体动理论 玻尔兹曼模型方程 气体动理论统一算法 转动非平衡 喷管流动
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高空羽流场的DSMC计算和实验研究 被引量:21
5
作者 程晓丽 李明智 +1 位作者 毛铭芳 阎喜勤 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期9-14,共6页
以小推力发动机的高空羽流场为研究对象 ,实现了高空小喷管氮气流DSMC方法数值模拟 ,验证了DSMC方法在高空膨胀流中的可用性 ,并在现有设备基础上 ,进行一组高空羽流试验 ,给出试验与计算的对比结果。结果表明 :喷管出口附近能得到满意... 以小推力发动机的高空羽流场为研究对象 ,实现了高空小喷管氮气流DSMC方法数值模拟 ,验证了DSMC方法在高空膨胀流中的可用性 ,并在现有设备基础上 ,进行一组高空羽流试验 ,给出试验与计算的对比结果。结果表明 :喷管出口附近能得到满意结果 ,由于实验设备能力所限 。 展开更多
关键词 羽流污染 DSMC方法 羽流试验 高空羽流场 数值模拟
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转动非平衡玻尔兹曼模型方程统一算法与全流域绕流计算应用 被引量:12
6
作者 李志辉 蒋新宇 +1 位作者 吴俊林 彭傲平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期336-351,共16页
基于过去开展稀薄自由分子流到连续流气体运动论统一算法框架,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,确立含转动非平衡效应各流域统一玻尔兹曼模型方程.基于转动能量对分布函数守恒积分,得到计及转动非平衡效应气体分子速度分布函数方程组... 基于过去开展稀薄自由分子流到连续流气体运动论统一算法框架,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,确立含转动非平衡效应各流域统一玻尔兹曼模型方程.基于转动能量对分布函数守恒积分,得到计及转动非平衡效应气体分子速度分布函数方程组,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖速度空间离散降维;应用拓展计算流体力学有限差分方法,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式;基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡气体动理论边界条件数学模型及数值处理方法,提出模拟各流域转动非平衡效应玻尔兹曼模型方程统一算法.通过高、低不同马赫数1.5~25氮气激波结构与自由分子流到连续流全飞行流域不同克努森数(9×10-4~10)Ramp制动器、圆球、尖双锥飞行器、飞船返回舱外形体再入跨流域绕流模拟研究,将计算结果与有关实验数据、稀薄流DSMC模拟值等结果对比分析,验证统一算法模拟自由分子流到连续流再入过程高超声速绕流问题的可靠性与精度. 展开更多
关键词 玻尔兹曼模型方程 气体动理论 转动非平衡 离散速度坐标法 全流域绕流 统一算法
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火星稀薄大气参数对进入器气动特性的影响 被引量:12
7
作者 黄飞 吕俊明 +1 位作者 程晓丽 耿云飞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1093-1100,共8页
针对火星稀薄大气环境的不确定性对进入器气动特性的影响问题,先以海盗号火星进入器的飞行试验数据对发展的三维并行直接模拟蒙特卡罗(DSMC)仿真软件进行了算例校验,再以火星科学实验室外形为例,计算气体组分、密度、温度及速度等来流... 针对火星稀薄大气环境的不确定性对进入器气动特性的影响问题,先以海盗号火星进入器的飞行试验数据对发展的三维并行直接模拟蒙特卡罗(DSMC)仿真软件进行了算例校验,再以火星科学实验室外形为例,计算气体组分、密度、温度及速度等来流参数的不确定性对进入器气动特性的影响偏差,定性定量给出火星高空稀薄环境下大气不确定性所带来的气动力特性规律。研究结果表明,通过与海盗号飞行实验数据的对比校验了所建立方法的正确性与可靠性;CO2大气环境对进入器气动特性的影响较大,利用空气稀薄环境中的计算及实验结果亦需进行CO2效应修正,这一点与连续流区的结论一致;来流密度及速度的不确定性对气动力、力矩特性均有影响,而来流温度影响的最大偏差小于0.5%;纵向压心对来流密度、温度及速度的扰动均不敏感。 展开更多
关键词 火星 稀薄 大气参数 不确定性 直接模拟蒙特卡罗 气动特性
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超低轨航天器气动力分析与减阻设计 被引量:23
8
作者 周伟勇 张育林 刘昆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期342-348,共7页
轨道降低,航天器受到的气动力增大,气动力对航天器影响显著。考虑自由分子流态下的超低轨航天器,利用分割法把简单外形的航天器分割为几部分,分别计算各部分的气动力,然后相加获得总的气动力效果;通过对平面的气动力进行计算分析,提出... 轨道降低,航天器受到的气动力增大,气动力对航天器影响显著。考虑自由分子流态下的超低轨航天器,利用分割法把简单外形的航天器分割为几部分,分别计算各部分的气动力,然后相加获得总的气动力效果;通过对平面的气动力进行计算分析,提出了超低轨航天器的减阻设计方法;结果表明:当轨道高度降低到250km左右时,航天器受到的气动阻力比500km高出约2个数量级;一般情况下,超低轨航天器应采用细长体构型,减小迎风面积;侧面积引起的航天器阻力已经不可忽略,应采用侧面光滑技术,减少侧面阻力;当超低轨航天器长细比超过一定限度后,随着长细比增大,大气阻力升高。 展开更多
关键词 超低轨 气动力分析 大气阻力 减阻设计 航天器构型
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DSMC位置元方法中的表面元的程序标识及分子表面反射确定论判据 被引量:9
9
作者 樊菁 彭世锍 +2 位作者 刘宏立 沈青 陈黎明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期671-676,共6页
在直接模拟Monte-Carlo(DSMC)方法的位置元方法中,精确描述物面形状、准确判断分子是否与某一表面元相撞,直接关系着气动力热的计算精度,是该方法需要解决的关键问题.为解决此问题,给出了发展的DSMC方法在计... 在直接模拟Monte-Carlo(DSMC)方法的位置元方法中,精确描述物面形状、准确判断分子是否与某一表面元相撞,直接关系着气动力热的计算精度,是该方法需要解决的关键问题.为解决此问题,给出了发展的DSMC方法在计算三维过渡领域的位置元方案的两个改进首先,编制了一个对所有外形描述均可做到标识表面元及计算表面元面积等工作的通用程序,并通过两个例子验证了该程序的快速性和有效性;其次,发展了分子表面反射确定论判据,代替了原有的几率判据,与圆球自由分子流准确解和过渡领域贴体网格DSMC结果进行比较,证明了上述判据的有效性. 展开更多
关键词 表面元 分子表面反射 确定论 DSMC 稀薄气体
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面向AES密码芯片的DPA攻击技术研究 被引量:12
10
作者 黄飞 张亮 +1 位作者 程晓丽 沈清 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期153-159,共7页
给出针对AES密码芯片的DPA攻击实现方法,并基于Atmel-AES平台使用DPA攻击技术分析得到AES的密钥。证实AES算法面对DPA攻击时的脆弱性,同时也证明对AES芯片抗DPA攻击进行研究的必要性。
关键词 高级加密标准(AES) 差分能量分析(DPA) 旁路攻击
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返回器高空稀薄气动特性的真实气体效应研究 被引量:8
11
作者 黄飞 赵波 +1 位作者 程晓丽 沈清 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期283-290,共8页
针对高超声速钝体外形所经历的高空稀薄环境特征,首先以Apollo返回器为例对DSMC代码进行了算例验证,最后以联盟号返回器外形为研究对象,计算给出了真实气体效应对返回器外形高空稀薄气动特性的影响规律,对比分析了完全气体模型与真实气... 针对高超声速钝体外形所经历的高空稀薄环境特征,首先以Apollo返回器为例对DSMC代码进行了算例验证,最后以联盟号返回器外形为研究对象,计算给出了真实气体效应对返回器外形高空稀薄气动特性的影响规律,对比分析了完全气体模型与真实气体模型对返回器气动特性的预测差异。结果表明,在高空飞行弹道点下,气体稀薄,化学反应相对较弱,稀薄效应占优,真实气体模型对返回器的高空稀薄气动特性影响较小;两种模型对摩阻分量的预测差异随着飞行高度的增加逐渐显现,且真实气体模型使得摩阻分量的预测结果偏低;在约105km飞行高度处,返回器的阻力系数受攻角的影响最弱。 展开更多
关键词 稀薄气体 DSMC 化学反应 气动特性
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真空羽流场的DSMC并行数值模拟 被引量:7
12
作者 蔡国飙 刘世俭 +1 位作者 王慧玉 庄逢甘 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期113-118,共6页
对DSMC方法进行小喷管真空羽流数值模拟的计算软件进行了并行化改造。计算表明在多处理器(节点)上实现并行计算能够大幅度地提高运算速度,缩短运行时间,增加计算规模,计算结果与串行计算一致。并对目前串行计算不能完成的真空... 对DSMC方法进行小喷管真空羽流数值模拟的计算软件进行了并行化改造。计算表明在多处理器(节点)上实现并行计算能够大幅度地提高运算速度,缩短运行时间,增加计算规模,计算结果与串行计算一致。并对目前串行计算不能完成的真空羽流计算的算例成功地进行了DSMC并行计算,计算结果与理论分析一致。 展开更多
关键词 喷管气流 数值模拟 并行计算 真空羽流
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稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究 被引量:5
13
作者 李志辉 彭傲平 +1 位作者 吴俊林 张涵信 《载人航天》 CSCD 2013年第2期81-91,共11页
研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟... 研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟各流域高超声速气动力、热绕流问题气体运动论统一算法与并行计算技术。对稀薄气体自由分子流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数球体、钝锥外形、飞船返回舱再入飞行环境等绕流问题并行计算与算法验证分析,证实统一算法用于高稀薄自由分子流到连续流高超声速飞行器气动力、热绕流问题求解的可靠性,揭示飞行器跨流区不同高度高超声速绕流现象与变化规律。 展开更多
关键词 BOLTZMANN模型方程 速度分布函数 离散速度坐标法 并行计算 跨流域高超 声速绕流 统一算法 航天再入飞行器
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稀薄流到连续流的气体运动论统一数值算法初步研究 被引量:28
14
作者 李志辉 张涵信 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2000年第3期255-263,共9页
从非线性模型Boltzmann方程出发 ,引入简化速度分布函数、使用离散速度坐标法对速度空间进行离散、降维 ,去掉分布函数对速度分量的连续依赖性 ;采用时间分裂法 ,将简化速度分布函数松弛变化方程分解为源项碰撞变化方程、对流运动方程 ... 从非线性模型Boltzmann方程出发 ,引入简化速度分布函数、使用离散速度坐标法对速度空间进行离散、降维 ,去掉分布函数对速度分量的连续依赖性 ;采用时间分裂法 ,将简化速度分布函数松弛变化方程分解为源项碰撞变化方程、对流运动方程 ,进行耦合计算 ,应用NND耗散差分方法直接模拟气体分子速度分布函数 ;发展离散速度数值积分法 ,通过宏观取矩获取物理空间各点的流动参数 ,从而建立一套能有效模拟各流域气动问题的简化的气体运动论统一数值算法。为了证实该数值方法在求解稀薄流到连续流气体动力学问题方面的可靠性 。 展开更多
关键词 气体运动论 统一数值算法 稀薄流 连续流
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直接模拟蒙特卡罗羽流模拟的两相作用模型 被引量:6
15
作者 何小英 贺碧蛟 蔡国飙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期214-219,共6页
为了数值模拟包含气体分子和凝相颗粒的两相羽流场,使用自主开发的羽流计算软件(PWS)对两相作用模型进行研究。计算均匀气流对颗粒的加速过程,结果与理论解一致,证明气体分子对颗粒的单向作用模型合理。计算气体分子在颗粒表面的反射时... 为了数值模拟包含气体分子和凝相颗粒的两相羽流场,使用自主开发的羽流计算软件(PWS)对两相作用模型进行研究。计算均匀气流对颗粒的加速过程,结果与理论解一致,证明气体分子对颗粒的单向作用模型合理。计算气体分子在颗粒表面的反射时,将全局坐标系转换到颗粒坐标系确定其法线,再转换到法线坐标系进行镜面反射或漫反射。将这种间接法与使用反射向量的分布函数的直接法进行了对比。对同一个气体分子在颗粒表面的反射进行1×106次数值试验,两种方法所得镜面反射的速度向量均符合空间均匀分布,漫反射的速度向量分布相互一致。使用两种方法模拟150N液体火箭发动机的两相羽流场,所得气相羽流场几乎相同,间接法计算效率较高。液滴颗粒对气流场的影响主要集中在轴线附近,与无液滴的气流场相比,有液滴时会使气流温度升高、压强增大、马赫数减小。 展开更多
关键词 直接模拟蒙特卡罗 两相羽流场 气体-表面反射 漫反射 镜面反射
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蒙特卡罗方法中分子作用模型的设计及应用 被引量:4
16
作者 王学德 伍贻兆 +1 位作者 夏健 林晓宏 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期64-70,共7页
利用Lennard-Jones(6-12)作用势,设计GSS-3分子碰撞模型,通过与已有的分子模型及实验数值对比,该模型能够给出正确的气体输运性质.将GSS-3模型应用到非结构网格DSMC中,模拟二维超声速平板绕流和圆柱绕流.数值计算结果初步验证该分子模... 利用Lennard-Jones(6-12)作用势,设计GSS-3分子碰撞模型,通过与已有的分子模型及实验数值对比,该模型能够给出正确的气体输运性质.将GSS-3模型应用到非结构网格DSMC中,模拟二维超声速平板绕流和圆柱绕流.数值计算结果初步验证该分子模型的合理性与有效性. 展开更多
关键词 蒙特卡罗方法 分子作用模型 DSMC 稀薄气体
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真空羽流智能化计算 被引量:4
17
作者 蔡国飙 张百一 +2 位作者 贺碧蛟 翁惠焱 刘立辉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期102-114,共13页
真空环境中,姿轨控发动机工作产生的高温高速真空羽流会对航天器产生气动力、气动热、污染、电磁干扰和视场干扰等效应,影响航天器正常工作甚至任务成败。因此,真空羽流及其效应评估和防护是航天领域的关键科学和工程问题。直接模拟蒙... 真空环境中,姿轨控发动机工作产生的高温高速真空羽流会对航天器产生气动力、气动热、污染、电磁干扰和视场干扰等效应,影响航天器正常工作甚至任务成败。因此,真空羽流及其效应评估和防护是航天领域的关键科学和工程问题。直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法是真空羽流数值模拟的主流方法,但DSMC是一种粒子模拟方法,非常耗时,严重制约了真空羽流及其效应的评估效率。提出了一种基于卷积神经网络的直接模拟蒙特卡洛(CNN-DSMC)方法。CNN-DSMC的训练集包括两个部分:将DSMC羽流数值模型的几何拓扑与边界条件信息作为训练集的输入,将DSMC数值模拟得到的羽流流场数据作为训练集的输出。将该训练集输入卷积神经网络进行训练,可得到高精度、高效率的真空羽流智能化计算模型,以此预测不同条件下的真空羽流流场。以月球探测器月面着陆过程中的真空羽流场为例,分别使用CNN-DSMC和DSMC数值模拟了在不同着陆高度条件下的真空羽流流场流速和密度。结果显示,两种方法结果基本一致,流场流速和密度的平均相对误差分别小于6.0%和8.8%。但与传统的DSMC方法相比,CNN-DSMC方法的计算速度提升至少4个量级,最大可达6个量级。因此,本文提出的CNN-DSMC方法在真空羽流数值模拟方面具有较强的应用潜力。 展开更多
关键词 真空羽流 人工智能 深度学习 神经网络 直接模拟蒙特卡洛
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Taylor-Couette流的DSMC数值模拟 被引量:5
18
作者 何小英 贺碧蛟 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期353-356,共4页
使用圆柱坐标系网格的三维DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)模型,对同轴圆柱间Taylor-Couette流中Taylor涡的形成进行了数值模拟,并分析了不同计算域和边界条件下稳定流场中Taylor涡的轴向排列结构.在网格设置和流场参数不变的情况... 使用圆柱坐标系网格的三维DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)模型,对同轴圆柱间Taylor-Couette流中Taylor涡的形成进行了数值模拟,并分析了不同计算域和边界条件下稳定流场中Taylor涡的轴向排列结构.在网格设置和流场参数不变的情况下,使用轴对称DSMC模型对Taylor涡进行数值模拟,所得Taylor涡的稳定过程与三维结果一致,验证了使用三维DSMC方法来解决微尺度低速的稀薄气流问题的可行性.三维模拟结果表明Taylor涡以较大的圆周速度绕轴旋转,二维模拟则无法体现.对不同的内圆柱旋转速度进行数值模拟,确定了能够产生Taylor涡的临界速度值. 展开更多
关键词 Taylor涡 直接模拟蒙特卡罗 三维 轴向排列
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超低轨卫星气动阻力计算与减阻设计研究综述 被引量:8
19
作者 张俊 蒋亦凡 +1 位作者 陈松 李帅辉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期153-174,共22页
超低地球轨道(VLEO)卫星相较于传统卫星,在对地观测分辨率、数据传输速度、通信容量等方面具有显著优势,近年来成为空间技术领域的研究热点。在超低轨道环境下,大气分子与卫星表面之间碰撞所引起的大气阻力不可忽略,成为影响卫星姿态控... 超低地球轨道(VLEO)卫星相较于传统卫星,在对地观测分辨率、数据传输速度、通信容量等方面具有显著优势,近年来成为空间技术领域的研究热点。在超低轨道环境下,大气分子与卫星表面之间碰撞所引起的大气阻力不可忽略,成为影响卫星姿态控制、轨道预测、使用寿命的关键因素。从卫星气动阻力的基本原理出发,讨论了决定气动阻力的主要因素,重点关注阻力系数的计算分析。超低地球轨道环境下的气体流动属于自由分子流,气体分子之间的碰撞可以忽略不计,气体分子与卫星表面之间的气固相互作用模型对阻力系数的评估至关重要。总结、评估了自由分子流领域的基本特性、常用计算方法,重点综述了典型的气固相互作用模型;基于超低轨卫星气动阻力特性的计算分析,着重从增大长细比、外形优化、侧面光滑3个方面对卫星减阻构型设计的研究进展进行了综述分析;对该领域未来需重点关注的关键问题进行了展望。 展开更多
关键词 超低地球轨道(VLEO) 大气阻力 气固相互作用 自由分子流 减阻构型设计
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稀薄流热化学非平衡效应的DSMC研究 被引量:3
20
作者 石于中 陈伟芳 +1 位作者 任兵 吴其芬 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1997年第2期238-244,共7页
以钝体绕流驻点线流场为例,应用直接仿真蒙特卡罗法(DSMC),模拟了五组元混合气体(N2、O2、N、O、NO)中的碰憧传能松弛、离解反应、交换反应及复合反应。给出了碰撞分子各自由度间的能量交换模式及各类化学反应的选择模式。DSMC仿... 以钝体绕流驻点线流场为例,应用直接仿真蒙特卡罗法(DSMC),模拟了五组元混合气体(N2、O2、N、O、NO)中的碰憧传能松弛、离解反应、交换反应及复合反应。给出了碰撞分子各自由度间的能量交换模式及各类化学反应的选择模式。DSMC仿真结果与宏观粘性激波层方程计算结果,在飞行高度较低时基本相符,表明采用的热化学非平衡模式是令人满意的。随着飞行高度增高稀薄气体效应增大,二者在激波附近有显著差异,表明高空飞行必须考虑热化学非平衡效应和稀薄气体效应。 展开更多
关键词 热化学 非平衡效应 DSMC仿真 稀薄气体流动
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