发散冷却在高超声速飞行器上的应用可行性研究

目录

声明

摘要

主要符号对照表

第1章绪论

1．1研究背景

1．1．1高超声速飞行技术

1．1．2高超声速飞行的热防护需求

1．1．3高超声速飞行的热防护技术

1．1．4发散冷却技术和其他冷却技术的比较

1．2发散冷却研究总结

1．2．1发散冷却的原理

1．2．2发散冷却的分类

1．2．3发散冷却过程的影响参数表

1．3发散冷却研究的不足

1．3．1发散冷却系统的减重需求

1．3．2发散冷却过程冷却机理的理解和应用

1．3．3发散冷却主动控制冷却剂输运和分配的方法

1．3．4复杂特性多孔材料的加工和替代方案

1．3．5完整发散冷却系统的热-流-固耦合研究

1．4本文的研究内容

第2章发散冷却在高超声速流场中的全场耦合数值模型

2．1对理论、实验和数值方法的总体讨论

2．2发散冷却研究的经验关系式法

2．2．1无壁面射流时壁面温度和热流的计算

2．2．2有壁面射流时壁面温度和热流的计算

2．3发散冷却研究的半经验半仿真方法

2．4发散冷却研究的数值仿真方法

2．4．1高超声速流场中的气动热力分析模型

2．4．2多孔介质内的单相发散冷却模型

2．4．3高超声速流动中全场耦合的单相发散冷却模型

2．5本章小结

第3章平板间断发散冷却结构的冷却特性分析

3．1本章引言

3．2数值方法

3．2．1几何结构和计算域

3．2．2边界条件和网格无关性验证

3．2．3验证数值方法的准确性

3．3结果分析

3．3．1单发散面下耦合壁面和非耦合壁面的冷却效果比较

3．3．2间断发散面下耦合壁面和非耦合壁面的冷却效果比较

3．3．3不同孔隙率组合下间断发散冷却结构的冷却剂分配特性

3．4本章结论

第4章高超声速楔形前缘上间断发散结构的冷却特性研究

4．1本章引言

4．2数值方法

4．2．1几何和物理模型

4．2．2数学模型和边界条件

4．2．3数值处理

4．2．4数值验证

4．3数值结果的分析和讨论

4．3．1单发散面结构的下游气膜冷却特性

4．3．2双发散面发散冷却结构的设计和特性

4．3．3对双发散面发散冷却结构的单通道冷却剂供应策略

4．4本章结论

第5章平板气膜-发散双层组合冷却结构的冷却特性研究

5．1本章引言

5．2数值方法

5．2．1几何模型和计算域

5．2．2数值方法及验证

5．3数值结果和讨论

5．3．1单层气膜冷却和双层组合冷却的冷却特性比较

5．3．2单层气膜冷却和双层组合冷却的冷却机理分析

5．3．3多孔介质层厚度和孔隙率对双层组合冷却效果的影响

5．3．4均匀气膜孔布局和三种非均匀气膜孔布局的冷却效果比较

5．5本章结论

第6章高超声速前缘气膜-发散双层结构的冷却特性研究

6．1本章引言

6．2数值方法

6．2．1几何模型

6．2．2物理过程和数学模型

6．2．3边界条件

6．2．4数值方法

6．2．5数值验证

6．3数值结果分析

6．3．1双层组合冷却结构的冷却特性

6．3．2双层组合冷却结构的冷却机理

6．3．3对双层组合冷却结构的进一步改善

6．4本章结论

第7章总结与展望

7．1主要内容和结论

7．1．1平板间断发散冷却系统的冷却效果和供应特性

7．1．2间断发散冷却结构应用于高超声速前缘的可行性研究

7．1．4双层组合冷却结构应用于高超声速前缘的可行性研究

7．2本文创新点

7．3未来工作方向

7．3．1相关改进结构的加工、装配和高超声速考核实验

7．3．3发散冷却瞬态过程的建模和研究

7．3．4对发散冷却结构热应力和热应变的考虑

参考文献

致谢

个人简历

在读期间的学术成果