【摘 要】
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地球周围的大气环境特性,随高度的上升,显著变化.对于本文关心的高度100km附近高超声速飞行器气动特性而言,稀薄大气密度涨落影响是一个重要的问题.按照大气层划分,高度1
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地球周围的大气环境特性,随高度的上升,显著变化.对于本文关心的高度100km附近高超声速飞行器气动特性而言,稀薄大气密度涨落影响是一个重要的问题.按照大气层划分,高度100km属于热层.热层的下界高度约86km,上界高度与太阳活动有关,在太阳宁静期约为200km,太阳活动期约500km.热层下接中间层(高度50～86km),上连电离层(高度80～1000km),大气研究已知,中间层主要受重力波和湍流影响,电离层主要受太阳活动和地磁效应影响.高度100 km附近空域,处在热层下界,重力波、湍流、太阳活动和地磁效应等均有影响,理论上需要Navier-Stokes方程和Maxwell方程耦合起来求解,难度不小,目前仍在探索之中.各种应用中常用的1976年美国标准大气(USA-1976),基于中等太阳活动期间的探测数据和经验外推,给出了从地面到高度1000km,大气密度、温度、组分等的长时、全球平均后的变化情况.实际大气,在相对小的时空区域内,与USA-1976相比,当然会有所差别,即所谓涨落.本文以USA-1976为基础,通过直接模拟Monte Carlo (DSMC)计算,考察了高度100km公里附近密度涨落分别为±100％时,对超高速飞行器气动性能的影响.计算采用我们自己编制的多组分、有分子内能激发和化学反应的DSMC表面元三维并行程序,给出了典型球锥外形,以7.5 km/s的速度飞行时的流场、表面辐射平衡温度以及稀薄气动力系数.初步计算表明,大气密度涨落影响不容忽略,详细结果将在全文中给出.
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