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高超声速气流穿过飞行器头部强激波后,强大的动能在很短的时间内转化为空气分子的内能,使空气发生电离,形成弱电离气体。弱电离气体内运动的带电粒子和磁场相互作用产生的洛仑兹力可以改变流体的流动方式,因此,在高超声速流场中施加外部磁场,可以改变激波后带电粒子的运动特征,从而改变激波脱体距离、温度分布等。本文对磁场作用下高超声速弱电离气体的流动特性进行了数值模拟。对化学非平衡流场的模拟中,电导率采用组分公式计算,化学模型为7组元、6反应模型。分别采用诱导磁场法和电势法两种方法求解Maxwell方程组与流动的耦合。控制方程的空间离散采用有限体积方法,时间推进采用3步Runge-Kutta格式。首先,采用诱导磁场方法求解电流,数值研究了不同强度偶极子磁场对三维高超声速弱电离气体绕钝头体流动特性的影响。随着磁场强度的增大,激波脱体距离逐渐增加,壁面摩擦系数和表面热流密度逐渐增大。在B0=0.153T时,不考虑化学反应的激波脱体距离增加约3倍,局部壁面摩擦系数最大增加63%,局部表面热流密度最大增加61%;考虑化学非平衡反应后,激波脱体距离增加约0.5倍,局部壁面摩擦系数最大增加47%,局部表面热流密度最大增加31%。其次,采用电势方法求解电流,数值研究了不同强度均匀磁场的作用效果。结果表明磁场使激波脱体距离增加,滞止点压力及总阻力系数下降,壁面摩擦系数和壁面温度降低。在By=0.03T时,不考虑化学反应的激波脱体距离增加约43%,滞止点压力下降约18%,总阻力系数减小约6.9%,局部壁面摩擦系数最大降低52%,局部壁面温度最大降低18%;而考虑化学非平衡反应后,激波脱体距离增加约7%,滞止点压力下降约3%,总阻力系数减小约5%,局部壁面摩擦系数最大降低89%,局部壁面温度最大降低74%。最后,采用电势方法求解Maxwell方程组,数值研究了在不同强度均匀磁场作用下绕楔形体流动的特性。当磁场强度为0.4T时,不考虑化学反应的局部壁面压力系数最大减小58.7%,局部壁面摩擦系数最大减小84%,总阻力系数减小约54.9%;而考虑化学非平衡反应后,局部壁面压力系数最大减小24.7%,局部壁面摩擦系数最大减小33.8%,总阻力系数减小约15.8%。