基于多尺度离散速度方法的高速飞行器跨流域流动数值模拟OA

针对高空稀薄气体环境下飞行器跨流域流动特性预测难题,本文采用多尺度离散速度方法,并结合定常隐式算法,对高速飞行器开展跨流域数值模拟研究。针对9°钝锥、70°钝锥、Apollo 6返回舱及X-38飞行器等典型三维外形,分别开展了跨流域流动条件下的数值模拟。相关结果表明,该方法能够准确捕捉跨流域流场的非平衡效应和主要流动特征,升阻力系数、表面压力系数及热流系数等关键参数与直接模拟蒙特卡罗方法或相关实验数据等参考结果吻合良好(以X-38算例为例,升力系数相对误差1.31%,阻力系数相对误差2.69%)。特别地,针对X-38飞行器算例的对比分析表明,采用定常隐式算法后,多尺度离散速度方法在获得与直接模拟蒙特卡罗方法相当结果的同时,显示出一定的效率优势(总核时从DSMC的4281核时降低至3072核时,节约约28%)和工程应用潜力。上述结果验证了多尺度离散速度方法的有效性和准确性,可为跨流域飞行器气动特性预测和气动设计提供方法支撑。