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背景描述
运载火箭是航天事业发展的基石，它不仅是将航天器送入太空的重要手段，也是推动人类探索宇宙、开发空间资源的关键工具。随着航天任务的复杂化和多样化，运载火箭的设计和性能要求也在不断提升。
在高空稀薄大气环境下，多喷管并联布局发动机喷流会发生强烈的羽流交叉干扰，导致明显的逆向回流，造成发动机舱内严酷的羽流加热环境，影响仪器设备的正常运行和使用寿命。当火箭飞行高度较高时，环境大气极为稀薄，发动机喷流会经历连续流、过渡流和自由分子流等多个流域。发动机尾流区域气流密度急剧变化，流动特性复杂。此外，喷流还与稀薄大气的扰流相互作用，进一步增加了流场的复杂性。这些因素共同影响着羽流的形态和行为，对火箭的热防护和整体性能提出了更高的要求。
采用稀薄跨尺度数值算法能够实现对发动机并联布局运载火箭流动的统一精确模拟，进而全面预测和分析复杂的高空羽流特性，评估其对发动机舱热环境的影响，有助于确保火箭的安全性和可靠性，为火箭设计的优化和改进提供关键的数据支撑。
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案例描述
本案例采用索辰跨尺度稀薄气体仿真软件针对四发并联布局的运载火箭模型进行了跨流域统一数值仿真。
火箭几何采用软件的前处理模块进行CAD参数化建模，如图1所示。火箭头部整流罩、箭体、底舱、发动机喷管等关键几何进行了参数化，一方面提高了几何建模的准确性和灵活性，同时也为几何批量生成以及进一步优化设计奠定了基础。图2展示了火箭几何模型的整体外型以及头部整流罩和二级尾舱的局部细节。通过创建计算域，设置网格参数后运行网格生成功能，可以完成表面和体单元非结构网格的自动剖分。图3和4分别展示了火箭表面网格和计算域切片体网格的分布情况，当前案例计算网格单元数量约为155万。
