發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 00:13

  本文關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器熱環(huán)境與結(jié)構(gòu)傳熱的多場耦合數(shù)值研究

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【摘要】：為了準(zhǔn)確預(yù)測高超聲速飛行器面臨的嚴(yán)峻氣動(dòng)熱/力環(huán)境以及結(jié)構(gòu)的熱力響應(yīng),發(fā)展了高超聲速流動(dòng)與結(jié)構(gòu)傳熱耦合框架。采用分區(qū)求解方法,通過耦合界面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞,實(shí)現(xiàn)了基于Navier-Stokes方程的高超聲速化學(xué)非平衡計(jì)算流體力學(xué)(CFD)求解器與結(jié)構(gòu)的熱力全耦合有限元法(FEM)求解器的多場耦合計(jì)算,建立了高超聲速飛行器的多場耦合數(shù)值分析方法。首先對經(jīng)典高超聲速圓柱繞流實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了耦合計(jì)算,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。然后針對典型的超高溫陶瓷(UHTC)材料的耦合傳熱問題進(jìn)行了數(shù)值研究,考慮熱傳導(dǎo)效應(yīng)對氣動(dòng)熱環(huán)境和結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)預(yù)測的影響,結(jié)果表明對于復(fù)雜外形且熱導(dǎo)率相對較高的UHTC材料,結(jié)構(gòu)內(nèi)部熱傳導(dǎo)對熱環(huán)境和表面溫度分布的影響不可忽略。最后針對UHTC材料熱物性(比熱和熱導(dǎo)率)非線性對高超聲速流動(dòng)傳熱過程的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明當(dāng)比熱和熱導(dǎo)率處于合理的誤差范圍內(nèi)時(shí),材料表面溫度響應(yīng)對其變化并不敏感。
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所;
【關(guān)鍵詞】： 高超聲速飛行器 多場耦合 氣動(dòng)熱 數(shù)值模擬 熱防護(hù)
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11272107) 國家“973”計(jì)劃(2015CB655200)~~
【分類號】：V211;V214
【正文快照】： 網(wǎng)絡(luò)出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160223.0900.008.html引用格式:周印佳,孟松鶴,解維華,等.高超聲速飛行器熱環(huán)境與結(jié)構(gòu)傳熱的多場耦合數(shù)值研究[J].航空學(xué)報(bào),2016,37(9):2739-2748.ZHOU Y J,MENG S H,XIE W H,et al.Multi-field coupling numerical analys

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 董維中;高鐵鎖;丁明松;江濤;劉慶宗;;高超聲速飛行器表面溫度分布與氣動(dòng)熱耦合數(shù)值研究[J];航空學(xué)報(bào);2015年01期

2 彭治雨;石義雷;龔紅明;李中華;羅義成;;高超聲速氣動(dòng)熱預(yù)測技術(shù)及發(fā)展趨勢[J];航空學(xué)報(bào);2015年01期

3 張兵;韓景龍;;多場耦合計(jì)算平臺(tái)與高超聲速熱防護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱問題研究[J];航空學(xué)報(bào);2011年03期

4 閻超;禹建軍;李君哲;;熱流CFD計(jì)算中格式和網(wǎng)格效應(yīng)若干問題研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

5 夏剛,劉新建,程文科,秦子增;鈍體高超聲速氣動(dòng)加熱與結(jié)構(gòu)熱傳遞耦合的數(shù)值計(jì)算[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

6 耿湘人,張涵信,沈清,高樹椿;高速飛行器流場和固體結(jié)構(gòu)溫度場一體化計(jì)算新方法的初步研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2002年04期

7 桂業(yè)偉,袁湘江;類前緣防熱層流場與熱響應(yīng)耦合計(jì)算研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2002年06期

8 黃唐,毛國良,姜貴慶,周偉江;二維流場、熱、結(jié)構(gòu)一體化數(shù)值模擬[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2000年01期

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟�；�;張慶兵;;錐導(dǎo)乘波體氣動(dòng)外形優(yōu)化與分析[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2016年04期

2 張宇飛;塵軍;鄧帆;付秋軍;杜新;;高速組合體布局飛行器外形快速優(yōu)化方法研究[J];戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù);2016年04期

3 宋宏偉;黃晨光;;激光輻照誘導(dǎo)的熱與力學(xué)效應(yīng)[J];力學(xué)進(jìn)展;2016年00期

4 陳鑫;劉莉;岳振江;;基于代理模型的高超聲速氣動(dòng)熱模型降階研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2016年04期

5 高飛飛;田增冬;劉沙;;雙橢球和Edney-type Ⅳ激波干擾的高速流動(dòng)數(shù)值模擬[J];信息通信;2016年03期

6 盧燕;王玨;凌明祥;杜平安;;精密離心機(jī)熱變形多物理場耦合數(shù)值計(jì)算[J];工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào);2016年01期

7 周印佳;孟松鶴;解維華;楊強(qiáng);;高超聲速飛行器熱環(huán)境與結(jié)構(gòu)傳熱的多場耦合數(shù)值研究[J];航空學(xué)報(bào);2016年09期

8 張章;黃偉;唐明章;王偉志;;空間再入飛行器熱氣動(dòng)彈性數(shù)值研究進(jìn)展[J];航天返回與遙感;2016年01期

9 劉健;原志超;楊愷;高效偉;;高超聲速飛行器多層復(fù)雜熱防護(hù)結(jié)構(gòu)氣-固耦合快速熱分析方法[J];推進(jìn)技術(shù);2016年02期

10 季衛(wèi)棟;王江峰;樊孝峰;趙法明;;高超聲速流場與結(jié)構(gòu)溫度場一體化計(jì)算方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2016年01期

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 秦峰;何川;曾磊;孔榮宗;劉濟(jì)春;;駐點(diǎn)熱流測量試驗(yàn)技術(shù)研究[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

2 董維中;丁明松;高鐵鎖;江濤;;熱化學(xué)非平衡模型和表面溫度對氣動(dòng)熱計(jì)算影響分析[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

3 周嘉穗;張扣立;江濤;孔榮宗;賈國鵬;劉祥;馬曉偉;;激波風(fēng)洞溫敏熱圖技術(shù)初步試驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2013年05期

4 李明;楊彥廣;祝智偉;;利用紅外熱圖開展通用航空飛行器氣動(dòng)熱特性試驗(yàn)[J];紅外與激光工程;2013年02期

5 童福林;唐志共;國義軍;代光月;;凹坑局部干擾熱環(huán)境數(shù)值模擬研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

6 張向洪;伍貽兆;王江峰;;軸對稱再入艙模型氣動(dòng)熱特性數(shù)值模擬研究[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

7 鞏偉杰;唐碩;李世珍;;高超聲速飛行器氣動(dòng)加熱三維數(shù)值分析方法研究[J];飛行力學(xué);2011年02期

8 曾磊;石友安;孔榮宗;賀立新;桂業(yè)偉;;薄膜電阻溫度計(jì)原理性誤差分析及數(shù)據(jù)處理方法研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2011年01期

9 馬繼魁;吳頌平;王超;;高超聲速鈍頭體表面熱流的數(shù)值模擬[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2010年36期

10 董維中;高鐵鎖;丁明松;江濤;;硅基材料燒蝕產(chǎn)物對再入體流場特性影響的數(shù)值計(jì)算[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王芳;高雙林;;乘波技術(shù)在高超聲速飛行器中的應(yīng)用[J];國際航空;2007年04期

2 吳宏鑫;孟斌;;高超聲速飛行器控制研究綜述[J];力學(xué)進(jìn)展;2009年06期

3 蔡亞梅;汪立萍;;美國的高超聲速飛行器發(fā)展計(jì)劃及關(guān)鍵技術(shù)分析[J];航天制造技術(shù);2010年06期

4 陳潔;潘長鵬;吳進(jìn)華;顧文錦;;高超聲速飛行器非線性建模及開環(huán)特性分析[J];飛行力學(xué);2011年03期

5 黃偉;夏智勛;;美國高超聲速飛行器技術(shù)研究進(jìn)展及其啟示[J];國防科技;2011年03期

6 黃琳;段志生;楊劍影;;近空間高超聲速飛行器對控制科學(xué)的挑戰(zhàn)[J];控制理論與應(yīng)用;2011年10期

7 時(shí)建明;王潔;;高超聲速飛行器H_∞魯棒跟蹤控制研究[J];戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù);2012年05期

8 張園園;胡楊;劉志敏;李仁府;;基于Quasi-continuous高階滑模理論的高超聲速飛行器控制[J];飛機(jī)設(shè)計(jì);2012年03期

9 凡雪靈;陳凱;;高超聲速飛行器分離干擾的伴隨方法分析[J];指揮控制與仿真;2013年04期

10 李文杰;牛文;張洪娜;王琳;;2013年世界高超聲速飛行器發(fā)展總結(jié)[J];飛航導(dǎo)彈;2014年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 閻超;;未來的飛行器——高超聲速飛行器發(fā)展展望[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

2 嚴(yán)玲玲;李少遠(yuǎn);;高超聲速飛行器的預(yù)測控制和可視化仿真[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)D卷[C];2011年

3 姚照輝;鮑文;;高超聲速飛行器調(diào)節(jié)/保護(hù)多模式切換控制方法[A];第二十九屆中國控制會(huì)議論文集[C];2010年

4 莊益夫;陳潔;潘長鵬;;一類高超聲速飛行器的建模及非線性控制[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)A卷[C];2011年

5 賀杰;鄭德齋;;高超聲速飛行器的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第九屆長三角科技論壇——航空航天科技創(chuàng)新與長三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展分論壇論文集[C];2012年

6 鮑文;姚照輝;常軍濤;于達(dá)仁;唐井峰;;高超聲速飛行器耦合動(dòng)力學(xué)建模問題探討[A];第二屆高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議日程及摘要集[C];2009年

7 鮑文;姚照輝;;高超聲速飛行器調(diào)節(jié)/保護(hù)多模式切換控制方法[A];第二屆高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議日程及摘要集[C];2009年

8 譚湘敏;易建強(qiáng);范國梁;;高超聲速飛行器飛行特性分析及其控制研究[A];第二屆高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議日程及摘要集[C];2009年

9 譚湘敏;易建強(qiáng);范國梁;;高超聲速飛行器滑模自適應(yīng)控制研究[A];第三屆高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議文集[C];2010年

10 孫未蒙;張靖男;鄭志強(qiáng);;高超聲速飛行器控制技術(shù)的幾個(gè)增長點(diǎn)[A];中國航空學(xué)會(huì)控制與應(yīng)用第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐暉;美國加快高超聲速飛行器研制[N];中國航空報(bào);2009年

2 本報(bào)記者 陳龍　通訊員 王二強(qiáng);“高超”：改變未來戰(zhàn)爭模式的利器[N];中國航天報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王倩;高超聲速飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與仿真研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

2 趙林東;高超聲速飛行器建模及巡航跟蹤控制技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 王融;近空間高超聲速飛行器多信息融合自適應(yīng)容錯(cuò)自主導(dǎo)航技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 李樂堯;高超聲速飛行器的故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

5 陳鑫;高超聲速飛行器氣動(dòng)—熱—結(jié)構(gòu)建模及模型降階研究[D];北京理工大學(xué);2015年

6 劉健;高超聲速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)熱力分析邊界元快速算法研究[D];大連理工大學(xué);2016年

7 葛東明;臨近空間高超聲速飛行器魯棒變增益控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

8 張紅梅;高超聲速飛行器的建模與控制[D];天津大學(xué);2012年

9 張園園;高超聲速飛行器縱向模型的非線性控制方法研究[D];華中科技大學(xué);2014年

10 劉燕斌;高超聲速飛行器建模及其先進(jìn)飛行控制機(jī)理的研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙彪;高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 朱艷明;高超聲速飛行器的非線性控制[D];東北大學(xué);2009年

3 黃廣;高超聲速飛行器殘差自調(diào)節(jié)高精度控制算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 安昊;高超聲速飛行器建模及控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 楊鐵柱;高超聲速飛行器助推分離段軌跡優(yōu)化與抗擾設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 易芳;高超聲速飛行器分時(shí)攔截信息處理問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 許昱涵;高超聲速飛行器縱向平面制導(dǎo)控制一體化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 金濤;高超聲速飛行器軌跡優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

9 周之;基于光纖光柵傳感器的高超聲速飛行器結(jié)構(gòu)損傷診斷技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

10 張浩;高超聲速飛行器線性變參數(shù)建模及其魯棒控制[D];南京航空航天大學(xué);2015年

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本文編號：721856