Rarefied planar jets into vacuum

This paper presents a fundamental gaskinetic study on high speed rarefied jets expanding into vacuum from a cluster of planar exits.Based on the corresponding exact expressions for one planar jet,this paper straightforwardly derives the combined multiple jet flowfield solutions of density and velocity components,however,for the combined temperature and pressure solutions,extra attention shall be practiced.Several direct simulation Monte Carlo simulation results are provided and they validate these analytical solutions of rarefied planar jet flows.

非线性耦合本构在高空侧向喷流中的数值研究

随着高度攀升,气动舵面对飞行器的控制效率急剧下降,此时侧向喷流作为最常用的反作用控制系统(RCS)在飞行器机动过程中发挥着不可或缺的作用。Navier-Stokes(NS)方程虽在低空连续流问题的求解中表现尚可,但在滑移流(0.01<Kn<0.1)乃至过渡流域(0.1<Kn<10)中常常由于连续性假设失效而存在局限性。为了准确捕捉稀薄过渡流中侧向喷流与来流大气的干扰流动特征,运用非线性耦合本构关系(NCCR)模型对不同来流高度下几个典型的侧向喷流问题进行模拟计算,并与NS方程和蒙特卡洛直接模拟(DSMC)方法预测的结果进行对比,以此检验NCCR模型在高空复杂流动情况下的准确性和适用性。研究结果表明:NCCR模型与NS方程在连续流域的模拟结果具有较高的一致性,而在滑移过渡流域NCCR模型更能准确反映喷口前后的分离区大小以及表面流动特征,并且对于引入侧向喷流后造成的激波-激波干扰这一类复杂流动机理的描述,NCCR模型预测结果较NS方程更为贴近DSMC结果。