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ASPEN培训课程
课程名称：高超声速气动热仿真培训课程
培训对象：空气动力学工程师、CFD仿真工程师、热防护设计师、高超声速飞行器设计师、再入飞行器工程师。
培训目标：
全面掌握高超声速流动特性与气动热产生机理。
精通高温气体效应、热化学非平衡与真实气体效应建模。
熟悉热流密度计算方法与边界层转捩预测。
掌握气动热仿真软件应用与结果分析方法。
1. 高超声速流动概述
高超声速定义（Ma>5）；高超声速流动特征（薄激波层/熵层/粘性干扰/高温效应/低密度效应）；高超声速飞行器类型（再入飞行器/巡航飞行器/助推滑翔飞行器）；气动热问题重要性。
2. 高超声速激波与激波层
高超声速激波关系式；激波脱体距离；熵层形成；激波-激波干扰（Edney分类）；激波-边界层干扰；干扰热流增强；压力与热流峰值。
3. 高温气体效应
高温空气热力学性质；分子振动激发；离解反应（O2/N2）；电离反应；真实气体效应；平衡流与非平衡流；化学反应速率；热力学与输运性质计算。
4. 热化学非平衡流动
热非平衡（振动温度/平动-振动能量交换）；化学非平衡（组分方程/反应速率/正向/反向）；多温度模型（Park模型）；非平衡流动控制方程；源项处理。
5. 边界层转捩与湍流
高超声速边界层转捩机理（Mack模态/横流/粗糙度/攻角效应）；转捩准则与预测方法；湍流模型（k-ω SST/SA/雷诺应力）；转捩模型（γ-Reθ）；转捩对热流影响。
6. 气动热计算方法
工程计算方法（参考焓法/参考温度法/Eckert参考焓法）；边界层积分方法；CFD方法对比；热流密度经验公式；驻点热流（Fay-Riddell公式）；热流分布规律。
7. 壁面催化效应与表面辐射
壁面催化复合反应；有限催化壁面边界条件；非催化壁面；完全催化壁面；表面辐射平衡温度；辐射冷却；材料催化特性影响。
8. 真实气体CFD建模
控制方程（NS方程+组分方程+振动能方程）；热力学与输运模型；化学反应动力学模型（有限速率/平衡）；壁面边界条件（催化/滑移/辐射平衡）；时间推进与空间离散；收敛加速技术。
9. 气动热仿真软件应用
商用软件（Fluent/CFD++/US3D）高超声速模块；开源软件（SU2）应用；求解器设置；网格要求（激波捕捉/边界层网格）；收敛判据；结果后处理（热流/温度/组分分布）。
10. 典型高超声速外形仿真
钝头体（球头/球锥）；升力体；翼-体组合；控制舵；缝隙与台阶；粗糙度效应；烧蚀外形变化；仿真与风洞数据对标。
11. 热防护系统耦合仿真
热防护系统（TPS）类型（烧蚀/热沉/辐射）；气动热-结构传热耦合；烧蚀模型（Arrhenius/热解/质量引射）；热响应计算；热-结构耦合分析；多物理场耦合。
12. 高超声速气动热试验验证
高超声速风洞（激波风洞/电弧风洞/膨胀管）；热流测量技术（同轴热电偶/薄壁量热计/红外热像）；模型设计；试验数据处理；仿真与试验相关性分析；不确定度量化
