考虑烧蚀表面形貌影响的气动特性精确预示方法

高速飞行器在飞行过程中防热层烧蚀形成的粗糙表面会影响飞行器的气动特性。针对该问题，对烧蚀表面的近壁流动数值模拟方法进行了研究。采用等效砂粒粗糙度和粗糙函数相结合的方法，对粗糙表面形貌以及对边界层湍流流动的影响进行表征。基于高速粗糙平板风洞试验，开展了3种粗糙壁面湍流模型的数值模拟和验证。最后，以10°尖锥标模外形开展了不同壁面粗糙条件下的流场数值模拟，分析了壁面粗糙对气动特性的影响。研究结果表明，壁面粗糙会对法向力系数、轴向力系数和压心系数产生较大的影响。