超声速侧向喷流干扰流场的稀薄效应研究OA北大核心CSTPCD

反作用控制系统(RCS)具有响应快速、控制灵活的特点,在临近空间飞行任务中可实现飞行器的精准姿轨控制,然而连续流区建立的侧向喷流干扰在稀薄流域逐渐弱化甚至失效。为了解决这一问题,针对平板和楔形块两种构型,采用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)开展了超声速侧向喷流/高超声速来流相互干扰流场的稀薄效应研究。结果表明:平板和楔形块喷流干扰流场均出现经典干扰结构,如多涡、多激波等;特别地,楔形块构型中出现类似马赫杆的特殊弓形激波结构,其由大入射角前缘激波与喷流弓形激波相互干扰而形成。随着流动逐渐变得稀薄,喷口前涡结构逐渐减小至消失,激波增厚且干扰减弱,特殊弓形激波结构逐渐消失。基于壁面压力、切应力和热流系数分别定义了3种无量纲干扰强度和干扰区长度,均与克努森数呈近似幂律递减关系。超声速喷流干扰作用对平板与楔形块壁面热流的增长最显著,受到的稀薄效应抑制作用也最强;干扰区长度与气动特性参数无关,与本文的两种几何构型也无关。