本文關(guān)鍵詞：大型無(wú)人機(jī)整體熱環(huán)境三維動(dòng)態(tài)仿真分析

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)觀念的變化,世界各國(guó)越來(lái)越重視無(wú)人機(jī)的發(fā)展與研究。對(duì)長(zhǎng)航時(shí)大型無(wú)人機(jī)而言,飛行速度慢,外表面受到高空低溫氣流影響,在為機(jī)載電子設(shè)備提供散熱通道的同時(shí),低溫可能對(duì)電子設(shè)備、油箱及燃油系統(tǒng)產(chǎn)生危害。以往的飛行器熱分析主要針對(duì)有環(huán)控設(shè)備的載人飛行器,分析機(jī)載設(shè)備的熱環(huán)境及提供目標(biāo)紅外特性所需的蒙皮溫度場(chǎng),而長(zhǎng)航時(shí)大型無(wú)人機(jī)在關(guān)注上述問(wèn)題的同時(shí),需解決蒙皮、燃油及燃油系統(tǒng)面臨的低溫問(wèn)題。本文以大型無(wú)人機(jī)熱環(huán)境為研究背景,分析無(wú)人機(jī)內(nèi)外熱環(huán)境共同作用下的傳熱機(jī)制特性,建立流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)耦合傳熱模型,開(kāi)展不同條件下艙內(nèi)多體耦合系統(tǒng)三維非穩(wěn)態(tài)熱分析,對(duì)不同熱邊界作用下發(fā)動(dòng)機(jī)艙及設(shè)備艙復(fù)雜流固耦合換熱、飛行過(guò)程中燃油消耗導(dǎo)致熱沉動(dòng)態(tài)變化的傳熱問(wèn)題進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括:(1)基于網(wǎng)絡(luò)法的設(shè)備艙內(nèi)多體耦合系統(tǒng)三維非穩(wěn)態(tài)熱分析。針對(duì)不同特點(diǎn)的設(shè)備艙內(nèi)封閉系統(tǒng)和典型儀器設(shè)備,建立艙內(nèi)多體耦合系統(tǒng)及設(shè)備單體的熱網(wǎng)絡(luò)分析模型。通過(guò)將不同條件下蒙皮外表面高速對(duì)流換熱系數(shù)分布及對(duì)應(yīng)的當(dāng)?shù)亟^熱溫度作為浮動(dòng)第三類邊界條件,導(dǎo)入到Sinda/Fluint軟件中建立函數(shù)關(guān)系式,實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外熱耦合,進(jìn)行系統(tǒng)三維非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算。分析飛行過(guò)程中,航空器艙內(nèi)儀器、設(shè)備及氣流溫度場(chǎng)的變化規(guī)律,了解設(shè)備發(fā)熱、對(duì)流、導(dǎo)熱、輻射對(duì)艙內(nèi)熱環(huán)境的影響程度,以及各傳熱方式作用的影響;獲得高功率密度設(shè)備的溫升特性和控制因素,以及蒙皮與艙內(nèi)系統(tǒng)傳熱特性及其熱狀態(tài)對(duì)艙內(nèi)熱環(huán)境的影響。(2)基于控制容積法的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)復(fù)雜形體的三維非穩(wěn)態(tài)熱分析。建立了飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)艙復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)流氣動(dòng)對(duì)流換熱計(jì)算模型,通過(guò)將外部熱環(huán)境視為第三類浮動(dòng)的熱邊界條件,實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外熱環(huán)境耦合,采用ANSYS-CFX軟件進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)艙三維非穩(wěn)態(tài)輻射-對(duì)流耦合傳熱計(jì)算,分析影響蒙皮及艙內(nèi)結(jié)構(gòu)溫度的主要因素。(3)基于熱網(wǎng)絡(luò)法的燃油熱沉動(dòng)態(tài)變化三維非穩(wěn)態(tài)傳熱分析。建立了飛行過(guò)程中燃油消耗導(dǎo)致熱沉動(dòng)態(tài)變化的傳熱計(jì)算模型,采用分層動(dòng)態(tài)網(wǎng)格處理燃油消耗導(dǎo)致的容積變化,采用Sinda/Fluint軟件進(jìn)行油箱內(nèi)三維非穩(wěn)態(tài)耦合傳熱計(jì)算,分析影響燃油溫度的主要因素。通過(guò)建立大型無(wú)人機(jī)整體熱環(huán)境三維動(dòng)態(tài)分析模型,采用數(shù)值模擬對(duì)不同熱邊界作用下的發(fā)動(dòng)機(jī)艙及設(shè)備艙復(fù)雜流固耦合換熱問(wèn)題、飛行過(guò)程中燃油消耗導(dǎo)致熱沉動(dòng)態(tài)變化的傳熱問(wèn)題進(jìn)行研究,為無(wú)人機(jī)的研制設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V279

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1179458