基于非线性耦合本构关系的改进边界条件

非线性耦合本构关系(NCCR)模型是在Eu的广义流体动力学方程(GHE)基础上,通过绝热假设、Eu封闭和Myong简化推导出的关于非守恒量(黏性应力与热流)的非线性代数方程,有效拓展了线性的纳维-斯托克斯-傅里叶(NSF)本构模型在非平衡流动中的模拟能力,为快速准确模拟连续与稀薄耦合流动问题提供了强有力的理论工具。针对该模型开展滑移边界条件研究,结合努森层内物理量非线性分布的特点,提出一套在物面处与模型精度相一致的非线性修正滑移边界条件。在有限体积框架下,采用AUSMPW+格式和LU-SGS方法以及NCCR的完整耦合求解算法,对不同稀薄程度的高超声速单原子氩气圆柱绕流和平板绕流问题进行数值模拟。研究结果表明,基于NCCR模型的修正边界条件准确刻画出物面努森层内流动的非线性特点,有效提高了固壁滑移边界的精度。采用非线性修正边界的NCCR模型准确预测了连续流、滑移流和过渡流域的物面压力、摩阻与热流系数。