从事高超声速飞行器设计、导弹/火箭气动热分析、再入返回热防护研究的航空航天工程师、需要掌握高温真实气体效应与气动热计算方法的CAE仿真人员。
理解高超声速流动的基本物理规律(激波、边界层、高温气体效应)。
掌握高超声速气动力/热数值模拟方法及热防护评估技术。
能够独立完成典型高超声速外形(尖楔、钝体、翼型)的气动热仿真。
高超声速流动概论:高超声速飞行的历史与现状;高超声速流动的物理特征(强激波、高温效应、低密度效应);飞行器的气动力、气动热与飞行轨道。
高超声速无黏流动:高超声速激波与膨胀波;当地表面斜率法(牛顿流理论);高超声速无黏流近似方法(切楔/切锥法);高超声速相似律。
高超声速黏性流动:黏性流动的控制方程与边界条件;高超声速边界层理论(自相似解、参考温度法);黏性干扰效应;壁面摩阻与热流计算。
高温真实气体效应:高温气体热力学基础(配分函数、化学平衡);振动激发与化学非平衡;离解与电离过程;真实气体对气动特性的影响。
化学热力学与统计物理基础:化学热力学基础(焓、熵、自由能);统计物理初步(玻尔兹曼分布);组分浓度的计算;平衡常数法。
化学非平衡流动:化学反应的速率模型(Arrhenius公式);多组分输运方程;有限速率化学反应的数值求解;非平衡流动的特征。
热化学非平衡耦合:振动能量方程;振动-化学耦合(Vibration-Dissociation Coupling);多温度模型(两温度模型、多温度模型);非平衡辐射耦合。
气动热数值模拟方法:可压缩流动求解器设置(密度基、隐式格式);激波捕捉格式(AUSM、Roe、SLAU);高温气体边界条件;热流计算的网格要求(y+控制)。
热防护系统(TPS)评估:热防护材料的类型(烧蚀/非烧蚀);烧蚀热防护的物理过程;质量引射与热阻塞效应;热响应分析与烧蚀后退率计算。
稀薄气体动力学简介:稀薄流动的判定(克努森数Kn);滑移流与过渡流;DSMC方法原理;稀薄效应对气动热的影响。
辐射气体动力学:高温气体的辐射机制;辐射传输方程;辐射与非平衡流动的耦合;辐射加热对总热流的贡献。
综合实战项目:典型高超声速外形(如钝头双锥、翼前缘)的气动热仿真,包含网格策略、高温气体模型设置、热流分布提取与热防护建议。