高超声速多体分离动态气动加热计算技术

摘要

随着高超声速飞行器技术的发展,多体分离问题涉及到的高度越来越低,分离时的飞行速度越来越快,多体分离过程中的气动加热问题逐渐变得重要起来。目前多体分离问题的数值研究还未涉及到气动热方面,气动热的研究与多体分离过程相结合的也较少,因此,对这一问题的研究就变得非常有必要。
　　论文提出了一种高超声速飞行器多体分离动态气动加热计算技术,并编制程序界面,形成软件。使用数值计算与工程方法相结合的方法对高超声速飞行器分离过程气动加热计算技术进行研究,使用数值方法计算边界层外缘参数,气动热工程方法计算边界层传热,并耦合结构传热,对化学非平衡效应和转捩特性进行分析等。
　　首先,对单体复杂外形气动加热计算技术进行了分析和完善,并对材料物理特性随流场参数的变化对气动热的影响特性进行研究。单体全机气动加热验证算例结果表明,本文使用的气动加热计算方法满足工程设计需求。
　　其次,以单体气动加热计算技术为基础,与多体分离过程气动加热计算相结合,提出了高超声速多体分离动态气动加热的数值计算技术,提出了分离体划分策略和按分离体进行热防护参数设置的方法,可以准确模拟工程实际中的热防护系统。
　　最后,针对假定高超声速多体分离布局及分离状态,开展了分离过程中的热流密度分布特性与结构温度分布特性的计算与分析,并讨论分离过程对飞行器各分离体气动加热的干扰。结果表明本文提出的计算技术可用于高超声速飞行器设计阶段的选型和热防护系统方案设计等研究。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 研究历史和现状

1.3 本文的研究工作

1.4 本文的内容安排

1.5 本文的研究特色与创新之处

第二章 复杂全机气动外形气动加热计算技术

2.1 引言

2.2 无粘外流解

2.3 高速边界层传热

2.4 气动加热流固耦合计算

2.5 算例与分析

2.6 材料物理特性对气动加热的影响

2.7 本章小结

第三章 多体分离动态气动加热计算技术

3.1 引言

3.2 无粘外流解

3.3 分离体划分及热防护参数设置

3.4 计算流程

3.5 算例及结果分析

3.6 本章小结

第四章 多体分离气动加热计算软件设计

4.1 引言

4.2 软件功能概述及设计思路

4.4 软件界面及功能

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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