Numerická simulace hypersonického proudění za vysokých Knudsenových čísel

Abstract

Tato Bakalářská práce má za úkol rozšířit poznatky CFD simulace hypersonického proudění získané v Bakalářské práci HyoungJu Leeho. Konkrétně je v této práci popsána teorie, metodologie a samotný model numerické simulace hypersonického proudění za nízkého tlaku, a tedy za relativně vysokých Knudsenových čísel. Práce porovnává získané výsledky numerické CFD simulace s výsledky numerické simulace metodou DSMC a experimentálními výsledky získaných ze studie týmu vědců z Čínské akademie letecké aerodynamiky v Pekingu. Tato studie patří ke špičce vědeckého výzkumu v tomto odvětví, díky čemuž perfektně slouží k validaci vlastní simulace výrazně jednodušší CFD metodou. Mezi hlavní výsledky této simulace patří zkoumání využitelnosti numerické simulace s předpokladem kontinuálního modelu, tedy CFD simulace, pro hypersonické proudění za vysokých Knudsenových čísel. Další výsledky jsou dosaženy pokusy o korekci nedokonalostí tohoto modelu.

This Bachelor thesis intends to extend the knowledge of CFD simulation of hypersonic flow gained in HyoungJu Lee's Bachelor thesis. Specifically, this thesis describes the theory, methodology, and the actual model for numerical simulation of hypersonic flow under low pressure, and thus relatively high Knudsen numbers. The thesis compares the numerical CFD simulation results obtained with the numerical simulation results obtained by the DSMC method and the experimental results obtained from a study by a team of scientists from the Chinese Academy of Aerospace Aerodynamics in Beijing. This study is one of the leading scientific studies in this field, which makes it perfectly suited to validate the custom simulation with the significantly simpler CFD method. The main results of this simulation include investigating the applicability of numerical simulation with the assumption of a continuous model, i.e. CFD simulation, for hypersonic flow under high Knudsen numbers. Other results are obtained by attempting to correct for imperfections in this model.