《表3 缝隙各表面热流峰值》

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《稀薄流区高超声速飞行器表面缝隙流动结构及气动热环境的分子模拟》

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然而，随着高度的升高，热流的大小和分布呈现一定的递变性。S1、S2和S3等3个表面的热流均随高度的升高而减小，考虑到来流密度随高度的增加迅速降低，这是一个直观的结果。高度的增加导致来流进入缝隙的程度减弱，改变了气体分子与缝隙各表面的能量交换量，故上述3个表面的热流分布比例也随着高度产生了递变:如表3所示，飞行高度为70km时，S3表面热流的峰值分别是S1和S2的51.2和21.8倍，而90km高度时，前者的热流峰值分别是后两者的3 422.3和103.6倍。这说明，随着高度的增加，缝隙下游侧面与上游侧面和底面的差异变大，热流越来越集中分布于下游面，尤其是下游面的顶部区域，这对该区域的局部防热结构提出了巨大的挑战。整体上，缝隙上游侧面S1和底面S2的无量纲热流，即传热系数随高度的升高呈逐渐减小的趋势，而下游侧面S3的传热系数则与之相反，即随高度的升高逐渐增大。传热系数作为无量纲的热流，表征相同来流密度条件下气体分子与缝隙表面进行热量交换的剧烈程度。根据前一小节的分析，随着高度的升高，来流进入缝隙的程度减弱，来流气体分子直接撞击缝隙下游面S3的概率变大（尤其是S3的顶部区域），与下游侧面的能量交换增强，与上游侧面和底面的能量交换随之减弱，故S1和S2的表面传热系数逐渐减小，而S3的则增大。