题目：高超声速化学非平衡辐射流动的数值模拟研究

高超声速飞行器在重返大气层的飞行阶段，壁面热流有相当一部分是由激波层气体的辐射造成的。研究辐射对流场的影响，对飞行器热防护系统设计与流场的准确模拟都具有重要的意义。本论文的研究目的便在于建立可用于辐射流场数值模拟及工程辐射热预估的算法和程序。论文首先建立了耦合辐射的化学非平衡流动的数学模型，其中辐射输运方程的求解采用了当地热力平衡假设与切平板近似算法。与此同时，一方面在课题组原有工作的基础上对热化学非平衡流的高分辨率算法进行了进一步研究，并针对热辐射计算的要求进行了补充与发展；另一方面建立了采用灰气体与台阶模型的辐射场数值算法，并发展了显式与隐式求解辐射场的全耦合方法，以及多台阶模型辐射场计算的并行算法。在此基础上建立了高超声速化学非平衡辐射流场的数值模拟方法，并编制了相应的程序。作为验证，计算了半圆柱头部绕流流场与FIREⅡ飞船驻点区流场，研究了飞行速度与辐射传热的关系以及流场模型、辐射模型的选取对辐射传热计算的影响，所得结论与文献相符，表明本论文所建立的数值模拟算法是可靠的，并且能满足工程辐射传热计算的需要。最后研究了网格尺寸对传热计算的影响。