徐振富，李 洁，石于中，刘 英，胡建峰

(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙 410073)

基于稀薄气-粒两相流的蒙特卡洛颗粒辐射模型研究①

徐振富，李 洁，石于中，刘 英，胡建峰

(国防科技大学航天与材料工程学院，长沙 410073)

在气-粒两相相变模型及液态和固态颗粒碰撞、聚合和分离模型的基础上，发展稀薄条件下考虑颗粒辐射的蒙特卡洛颗粒辐射模型。通过对高超声速稀薄环境中的气-粒两相喷流流场的数值模拟，得到气-粒两相流的流场参数，利用所得流场参数作为颗粒辐射模型的初始参数进行颗粒辐射计算，同时考虑了有无探照发射时的光谱辐射强度。结果表明，在颗粒浓度较大时计算两相稀薄流的流场参数，考虑颗粒辐射是必要的，并且考虑有无探照发射对光谱辐射强度数值的影响。

稀薄气体动力学;颗粒辐射;气-粒两相流;DSMC方法

0 引言

固体火箭发动机羽流中占喷流质量流量30%的微尺寸颗粒Al2O3对红外辐射特性的影响极大，粒子辐射的散射过程中，包含衍射、折射、透射、反射和吸收等现象。粒子的这种光学散射特性还将对飞行器光学元件的正常工作产生影响，亟需正确预测高超声速飞行器羽流的两相流效应和羽流的辐射特性，以满足空间目标识别和突防需求。随着航天飞行器在高空的机动飞行和突防的需求发展，基于高空气-粒两相稀薄羽流的辐射特性研究日益受到重视。目前，Gimelshein［1］课题组在美国空军经费支持下，采用基于DSMC方法的SMILE软件，研究了120 km高空的固体姿控发动机的横向羽流干扰流场，分析了两相羽流流场的辐射特性。……