一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法技术

本发明专利技术公开一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，包括：S1.根据流场特点选定特征长度；S2.计算化学反应速率；S3.由流场当地热力学物理量密度和静焓计算各组分在等容、绝热反应条件下的平衡组分；S4.建立量化学反应与流动尺度相对大小关系的局部达姆科勒数；S5.根据局部达姆科勒数对流场不同位置处的化学非平衡程度进行量化，由此建立分区判别准则，将流场划分为平衡区、冻结区和非平衡区；S6.根据局部达姆科勒数得到包含化学非平衡程度的统一的无量纲控制方程体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天领域内高超声速流分析领域，特别是涉及一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，

技术介绍

1、近年来飞行器已从亚声速、超声速飞行进入高超声速飞行时代，并且出现空天一体化的趋势。跨域极限飞行对力学学科提出了新的挑战和基础科学问题，特别是极端环境下高温对飞行器表面热防护的作用。高超声速飞行器设计时除了采用耐热性更强的表面材料，根据理论或数值仿真手段对表面热载荷进行预测是必不可少的。高超声速热环境的准确预测需要考虑来流气体的高温真实气体效应，即正确计算气体的内能能级分布及组分构成。分子内能能级中振动能级的激发和气体分子在高温环境下出现的离解化学反应为有限速率过程，在流动过程中常不能达到平衡，称作热化学非平衡效应，是正确考虑高温真实气体效应的关键问题。

2、目前对考虑热化学非平衡效应的流动进行理论分析及数值模拟时，通常将实验测得的热化学有限速率数据作为质量及能量生成项加入描述可压缩流动navier-stokes方程中(后文简称n-s方程)。质量及能量生成源项使得原先方程的复杂度大大增加。以数值计算为例，除了源项本身的计算，还需考本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，步骤S1中，在定义化学平衡态时，L越小，要求化学平衡态的局部组分在更短距离内实现反应平衡；在定义冻结状态时，L越大，要求化学冻结态的局部组分在更长距离内受化学反应影响不发生明显变化。

3.根据权利要求1所述一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，步骤S3中，平衡组分Yi,eq通过迭代求解代数方程组得到，i为组分代号；迭代方程式见式(8)-(14)，其中Keq,j代表反应的化学平衡常数，j为反应方程式代号，...

【技术特征摘要】

1.一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，步骤s1中，在定义化学平衡态时，l越小，要求化学平衡态的局部组分在更短距离内实现反应平衡；在定义冻结状态时，l越大，要求化学冻结态的局部组分在更长距离内受化学反应影响不发生明显变化。

3.根据权利要求1所述一种基于局部达姆科勒数的化学非平衡分区方法，其特征在于，步骤s3中，平衡组分yi,eq通过迭代求解代数方程组得到，i为组分代号；迭代方程式见式(8)-(14)，其中keq,j代表反应的化学平衡常数，j为反应方程式代号，由gupta实验数据给出；r为氧元素与氮元素的质量比，对于地球大气环境，r≈0.23/0.77＝0.2987；为组分i的等效等压比热，式(14)给出其具体表达式，其中分别为组分i对应的平动能，转动能，振动能，电子能...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹伟，郭桢，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：