高超声速流动壁面催化复合气动加热特性

针对高超声速流动壁面催化特性,计算了不同壁面催化复合系数条件下的球锥驻点热环境。引入了经验证的数值求解Navier-Stokes方程的方法,在不同壁温500K～2500K的条件下分别分析了O2和N2气体在壁面处的催化复合气动加热特性,得到如下结论:(1)原子复合放热将提高近壁面温度梯度,改变近壁面组分分布;原子复合放热一部分加热飞行器形成组分扩散热流,一部分加热近壁气体提高近壁温度梯度。(2)在壁面催化复合系数较小时,原子复合放热主要转化为组分扩散加热,对于不同壁面温度,壁面催化复合系数α<0.1时,单一气体反应组分扩散热流小于总热流的20%。

来流条件对热流组分扩散项影响效应分析

使用数值模拟的方法研究了高超声速热化学非平衡流动中不同来流条件对热流组分扩散项的影响。以RAM-CII飞行试验外形为例,使用AUSM+-up格式耦合LU-SGS方法求解带化学反应源项的多组分NS方程。得到如下结论:在非平衡热环境数值模拟研究中,完全催化壁时组分扩散项热流所占比率表征了壁面催化效应的强弱;在同一高度下,随着马赫数升高热流组分扩散项比例越来越显著,而马赫数相同时,随着高度增高热流组分扩散项所占比例越来越小,主要原因在于当地化学反应进行程度不同。

渗碳零件表面碳浓度精确控制的探讨

通过对６种常用渗碳材料在９３０℃下进行渗碳试验，建立了表面碳浓度控制模型，渗碳时间延长时，表面碳浓度按抛物线规律上升。钢种、碳势不同，表面碳浓度也不同，研究了表面碳浓度与炉气碳势达到的渗碳平衡时间。