主动产生等离子体的高速飞行器流场数值模拟

对于能主动产生等离子体的高速飞行器,其产生的高密度等离子体分布受电磁场影响较大,而常用的等离子体流场数值模拟方法中很少考虑电磁场问题。为了更准确地计算等离子体分布情况,结合基本的流场控制方程和采用双温度模型的热化学非平衡方程,形成能计算有化学反应的多组分完全气体流场计算模型,并此在基础上加入PIC算法,以解决已有模型中未考虑电磁场影响的问题。利用该模型,计算了飞行高度为28 km、Ma=6.5的高速飞行器,在能量为60 keV的电子激发后的等离子体分布情况。结果表明主动产生的等离子体在来流作用下能够稳定地包覆在飞行器表面,最高密度达到10^(19)m^(-3)量级,远高于在气动热作用下产生的等离子体密度,说明考虑电磁场的必要性。使用该模型获得的等离子体分布,有助于后续更好地分析飞行器电磁特性。