题目：舱室自然对流换热环境模拟湍流模型研究

由于高速飞行器在飞行时，舱室会受到自身设备工作散热和飞行器表面气动加热的耦合影响。在此过程中舱室内部空气介质会发生自然对流流动，如何快速准确预测整个舱室内的流场和温度场对于飞行器安全运行至关重要。

本文在详细研究自然对流换热数学模型和成因的基础上，结合湍流模型理论，对比了自然对流数值模拟网格划分尺寸，确定近壁面y+值小于2，核心区域网格为2mm，网格尺寸增长因子在1.5以内时，网格划分影响数值模拟结果较小。通过RNG k-ε模型、mixing-length模型、SST模型和SA模型对比二维、三维情况下的既有实验数据，得出mixing-length湍流模型和RNG k-ε湍流模型能够很好预测简单模型的自然对流情况。在完成飞行器舱室的设计并对其进行合理简化后，加载mixing-length湍流模型和RNG k-ε湍流模型预测对比了舱室内自然对流流场和温度场，同时对比了舱室壁面附近和舱室空间内的具体温度和速度值，结果表明，mixing-length零方程湍流模型与RNG k-ε二方程湍流模型在预测复杂结构模型的自然对流结果相差不大，而且本文也从自然对流理论和湍流模型理论分析了结果的原因。通过本文的数值计算，得出了飞行器高速运行时舱室内空气介质自然对流的相关数据，并证明了零方程湍流模型在预测自然对流方面的适用性。