弹箭气动热分析中热辐射的数值计算

弹箭气动热分析中热辐射的数值计算是一项涉及流体力学、热力学以及数值分析等多学科交叉的研究课题。本文以弹箭气动热分析作为背景，详细阐述了如何通过数值计算模拟两种不同弹箭模型的热辐射情况，并通过网格生成技术来确保数值计算的精确度。 研究者在弹箭气动热分析中强调了热辐射计算的重要性。热辐射作为热传递的一种形式，在弹箭高速飞行时由于气动加热产生的高温环境，是影响弹箭设计的关键因素之一。气动热的精确分析对于确保弹箭设计的可靠性和有效性至关重要。文章指出了网格质量对于数值计算精准度的影响，强调了高质量网格对提升数值模拟结果的重要性。 接着，研究者介绍了采用椭圆型贴体结构化网格划分计算区域的方法。这种网格生成技术的优势在于能够适应复杂的几何形状，确保计算区域的边界能够贴合模型的表面，从而提高数值模拟的准确性。文章详细描述了椭圆型偏微分方程求解过程，以及Poisson方程在控制网格内部节点分布和正交性方面的作用。这一部分的研究为弹箭模型的精细模拟奠定了基础。 在弹箭模型的描述上，研究者选择了两种简化的弹箭模型进行二维热辐射分析。这两种模型分别具有不同的几何特征，以模拟真实弹箭中战斗部、控制部或发动机部等关键部件。通过对比这两种模型的热通量分布，研究者可以评估弹箭外形设计和内部布局的合理性，同时也可以检验弹箭模型的网格完好性以及弹腔体的热屏蔽性。 研究者还详细阐述了有限容积方法离散灰色气体热辐射输运方程的过程。灰色气体模型是一种简化模型，用于模拟实际的气体辐射特性，它将气体看作是具有统一吸收系数的介质。这种方法能够捕捉到热辐射在气体中的传输过程，对于分析弹箭飞行过程中的热环境非常重要。 此外，研究中还提及了非结构化网格数据转换的必要性。在将物理平面上的求解区域映射到计算平面时，通常需要将物理坐标转换为计算坐标，而这一过程中非结构化网格数据转换起到至关重要的作用。文章中详细描述了通过Laplace方程和微分法进行这种转换的具体过程，包括如何利用函数和反函数关系求解转换后的微分方程。 文章中还涉及了源函数或控制函数在调节区域内部网格分布正交性方面的作用。这些函数通过调节网格节点的分布和网格线的疏密与形状，对于生成高质量的网格至关重要。 研究者通过比较分析两种弹箭模型的热辐射模拟结果，总结了各自的优势和不足。这样的对比分析有助于科研人员找到更优的弹箭设计，同时也能进一步优化数值模拟的方法和过程。 本篇论文在弹箭气动热分析领域中，通过数值计算模拟弹箭热辐射的过程，探索了弹箭模型设计的优化方法，并详细论述了高质量网格生成技术在提高数值模拟精确度中的应用。这一研究不仅能够推动弹箭设计的进步，也为弹箭气动热分析提供了有价值的参考。