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超空化流动数值模拟与实验研究的综述报告
超空化流动是一种在高超声速飞行器表面发生的极端热环境，其特点是由于高温气流作用下，空气分子被离子化，形成等离子体，从而引起气动加热、气蚀和化学反应等多种复杂的物理和化学作用。超空化流动是高超声速飞行器设计和测试中一个重要的热力学问题。为了对超空化流动的特性进行研究，需要进行数值模拟和实验验证。
数值模拟是一种重要的研究超空化流动的方法。数值模拟技术不仅可以预测气体物理性质和气体运动规律，还可以分析化学反应、热化学能量转换和热传递等现象。基于该技术，多种复杂的模型被建立，从而可以精确地分析超空化流动相关特性。例如，针对高速飞行器表面超空化流动，采用高精度的数值模拟技术可以分析出衣壳温度、压力、密度、离子密度等变量的分布情况。同时，可以预测不同操作条件下衣壳表面的气蚀程度，从而进行优化设计。
实验验证是数值模拟的重要补充，实验可以直接获得超空化流动的相关特性数据，并与数值模拟结果进行比较验证。超空化流动的特性使得实验非常困难，同时也要求实验技术和测试设备具有高精度和高灵敏度。为此，尤其是在超高速飞行器的实验研究中，需要采用多种实验方法和设备。例如，以热流管为基础的试验方法可以测定不同气动热加热和热化学增强条件下观察气化和非平衡化学现象。该方法另一个优点是，它不需要许多精密的实验设备来实现。
近年来，基于数据驱动的机器学习方法在超空化流动研究中得到了广泛应用。这种方法不仅可以从大量实验数据中挖掘规律和异常现象，并优化实验设计，同时还可以分析复杂的流动现象。例如，机器学习技术可以在低维度空间中重构高维数据结构，对超空化流动物理问题进行综合分析。
总体而言，超空化流动数值模拟和实验研究为高超声速飞行器研究提供了基础和支持，同时也为超高速飞行器的设计、制造和安全性评估奠定了基础。不同研究方法和技术的相互补充，将促进超空化流动的深入研究和新型超高速飞行器基础理论的建立。