超临界二氧化碳超声速流动中的激波问题研究

对于理想气体而言,激波前后的流动参数变化受马赫数和气体比热比的影响,但对于超临界二氧化碳(S-CO2),其物性规律在临界点附近变化显著,使得激波后的流动参数难以预估.本文通过推导激波关系式,并结合S-CO2物性数据库,建立激波计算的数值迭代程序,对S-CO2超声速流动中的正激波和斜激波进行研究,并将理论分析结果和CFD仿真结果进行对比.结果表明:激波压缩不会造成气态CO2向液态CO2转变,但会使得气态或液态CO2向超临界态转变;CO2正激波前后压比随马赫数变化主要受来流相态影响,温度比变化则主要受来流初始参数影响;S-CO2正激波波后参数在不同来流条件下的变化趋势具有相似性,当来流压力在临界压力附近时,波后流动参数变化剧烈;马赫数越高,激波出现最小熵增时对应的来流温度-压力曲线越靠近准临界线;在准临界线两侧,S-CO2的斜激波脱体角度随来流压力增大分别呈现出"类气体"和"类液体"的变化特性.