基于非线性耦合本构关系的高速磁流体控制数值模拟OA

针对高速等离子体在磁场中的复杂非线性流动问题,由于连续介质理论的Navier-Stokes方程已不再适用,本文通过耦合非线性耦合本构方程和Maxwell电磁场控制方程,结合Park TTv双温度模型和Park11组分化学反应模型,建立了低磁雷诺数高速磁流体热化学非平衡数值模拟方法。基于高速等离子体圆柱扰流算例的数值模拟,研究了偶极子磁场对高速磁流体控制的影响机理,重点分析了磁场的存在以及磁感应强度的大小对等离子体流场结构的影响。研究结果表明:磁场将会显著影响高速等离子体流场结构,磁感应强度增大,带电粒子所受洛伦兹力增强,导致弓形激波脱体距离增大,当B0=3.0 T时,激波脱体距离增幅达452.38%;驻点热流变化受磁感应强度、来流高度、来流马赫数共同影响,当H=80 km时,加入磁场后热流降幅达45.55%;此外,磁场对高速磁流体热化学非平衡效应影响较为显著,主要体现在波后N_(2)的离解程度和近壁面的复合反应等方面,而对O_(2)的离解过程影响不大。