李开 柳军 刘伟强

(国防科学技术大学航天科学与工程学院,长沙410073)

高超声速飞行器磁控热防护霍尔电场数值方法研究∗

李开†柳军 刘伟强

(国防科学技术大学航天科学与工程学院,长沙410073)

(2016年9月16日收到;2017年1月22日收到修改稿)

作为一种新概念高超声速热防护手段,磁控热防护系统在实际应用中往往需要考虑霍尔效应的影响.为了在真实气体环境下求解霍尔电场,采用交替隐式近似因子分解法建立并验证了热化学非平衡流体域电场数值求解方法.分析了电场虚拟步进因子和收敛性的关系以及影响步进因子取值的因素,提出了当地变步进因子加速电场收敛方法.研究表明,存在一个最优的步进因子ap使得霍尔电场收敛速度最快,并且随网格尺度的减小和霍尔系数的增加,最优步进因子ap变大,电势场收敛速率变慢.对于局部加密网格而言,当地变步进因子法的电势收敛性明显优于常规的定步进因子法.

磁流体控制,热防护,霍尔效应,泊松方程

1 引言

热防护系统是保护高超声速飞行安全的关键子系统,一直以来都是高超声速飞行器系统设计的关键一环[1].由于电磁流动控制技术近年来得到了飞速发展[2−4],作为其在高超声速热防护领域的一个应用,磁控热防护技术显示出了巨大的潜在应用价值,得到了各国科研机构的广泛关注[5−7].

对于高超声速飞行器前缘磁控热防护而言,其核心在于在高超声速飞行器鼻锥内部添加……