一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法技术

本发明专利技术公开了一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法。该方法包括：运行固体物体在气体环境中高速飞行的分子动力学模拟，输出模拟过程中原子的位置以及速度信息；根据飞行物体表面坐标，构建气体分子与表面相互作用区域的空间位置；分析不同时刻相互作用区域内气体分子的速度分布，获得物体稳定飞行状态下的气体分子速度分布；结合玻尔兹曼分布与双峰分布函数，拟合得到速度分布函数表达式，在速度空间内对分布函数求矩得到热流密度。本发明专利技术提出了一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，可用于研究高超声速流和亚声速流对表面热流密度的影响规律，提供从微观层面认识高超声速流动与气动加热的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高超声速非平衡流动气动加热微观机理研究领域，涉及一种通过速度分布函数来统计热流密度的研究方法。

技术介绍

1、高空高速飞行器的飞行过程往往伴随着稀薄气体效应、非平衡效应等，激波层乃至边界层内的气体速度分布都有可能偏离平衡态分布，导致经典的纳维-斯托克斯方程和傅里叶定律难以准确计算飞行器的表面热流密度。此外，在传统计算流体力学模拟中难以获得气体速度分布函数及其偏离平衡态的程度，高超声速流动中非平衡效应对表面气动加热的影响规律尚不清晰。分子动力学模拟方法以原子间相互作用和运动方程为基础，能够准确描述高超声速流动中的气体运动规律、激波结构和分子速度分布等现象。通过分子动力学从原子尺度模拟高超声速流动，研究气体分子速度分布函数及其与表面热流密度的关系，对理解高超声速气动加热机理具有重要意义。

技术实现思路

1、为了探究高超声速流动中非平衡效应对表面气动加热的影响规律，拓展分子动力学(md)方法在热流统计方面的应用。本专利技术提供了一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法。该方法结合了分子动力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于步骤(1)中，固体物体的材料可根据飞行器表面材料进行选择，表面形貌可设计为光滑表面或粗糙表面，气体环境的温度、密度可根据实际飞行条件进行设计。

3.如权利要求1所述的一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于步骤(2)中，不同时刻下飞行物体的坐标是不同的，结合原子间相互作用势的截断半径距离，根据表面实时坐标计算气体原子与表面相互作用区域的空间位置，遍历该区间内气体分子的速度与分布...

【技术特征摘要】

1.一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于步骤(1)中，固体物体的材料可根据飞行器表面材料进行选择，表面形貌可设计为光滑表面或粗糙表面，气体环境的温度、密度可根据实际飞行条件进行设计。

3.如权利要求1所述的一种高速流动中对速度分布函数求矩的热流密度统计方法，其特征在于步骤(2)中，不同时刻下飞行物体的坐标是不同的，结合原子间相互作用势的截断半...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晨波，夏海涛，韩权，伍根生，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：