本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜外形飛行器高溫效應(yīng)研究

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【摘要】：高超聲速飛行器在高超聲速飛行時(shí)產(chǎn)生的高溫使繞流氣體屬性改變而呈現(xiàn)高溫效應(yīng),影響飛行器的氣動(dòng)熱力學(xué)特性。為了更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)飛行器在高超聲速狀態(tài)下的氣動(dòng)力及氣動(dòng)熱,提高飛行器的穩(wěn)定性和控制精度,本文開展了高溫效應(yīng)對(duì)復(fù)雜外形飛行器氣動(dòng)熱力特性的影響研究。根據(jù)研究飛行條件范圍及高溫氣體熱化學(xué)狀態(tài)分區(qū),在課題組積累的以量熱完全氣體、5組分5反應(yīng)為氣體模型,采用AUSMPW+格式耦合隱式LU-SGS方法求解三維Navier-Stokes方程程序基礎(chǔ)上,增加了壁面催化條件中的完全催化和非催化兩種極限狀態(tài),完善了相應(yīng)的高超聲速高溫流場(chǎng)的數(shù)值模擬程序HyCFD,并通過(guò)對(duì)若干經(jīng)典高超聲速高溫流場(chǎng)算例的校驗(yàn),驗(yàn)證了本文方法的可行性及可靠性。以十字型全動(dòng)舵飛行器為研究對(duì)象,在大跨度飛行條件及多種飛行姿態(tài)下,探討高溫效應(yīng)影響高超聲速飛行器氣動(dòng)熱力特性的關(guān)鍵影響因素及高溫效應(yīng)對(duì)高超聲速飛行器氣動(dòng)熱力特性的影響規(guī)律。研究表明:影響高溫效應(yīng)最關(guān)鍵的因素為速度和高度;高溫效應(yīng)縮短激波脫體距離,使物面溫度及熱流明顯變小,而對(duì)流場(chǎng)的壓力、速度分布影響不大;壁面催化條件主要影響熱流,對(duì)局部壁面剪切力有所影響,而對(duì)總體氣動(dòng)力影響微弱;高溫效應(yīng)使飛行器升、阻力系數(shù)變小,舵面效率降低,使壓心位置前移而產(chǎn)生額外的抬頭力矩。高溫效應(yīng)是飛行器高超聲速飛行時(shí)必然產(chǎn)生的現(xiàn)象,其研究結(jié)果對(duì)高超聲速飛行器實(shí)現(xiàn)快速、精確、安全設(shè)計(jì)具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：高溫效應(yīng) 高超聲速 氣動(dòng)特性 舵面效率 壁面催化
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V211
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀分析16-23
• 1.2.1 問(wèn)題研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 方法研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3 本文的主要工作23-27
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容23-25
• 1.3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)25-26
• 1.3.3 章節(jié)安排26-27
• 第二章 高溫效應(yīng)基本原理及物理化學(xué)模型27-35
• 2.1 高溫效應(yīng)基本原理27-28
• 2.2 物理化學(xué)模型28-33
• 2.2.1 化學(xué)凍結(jié)、化學(xué)平衡和化學(xué)非平衡28-29
• 2.2.2 熱力學(xué)平衡和熱力學(xué)非平衡29-31
• 2.2.3 壁面催化條件31-33
• 2.3 高溫效應(yīng)主要現(xiàn)象33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 數(shù)值計(jì)算方法及驗(yàn)證35-62
• 3.1 引言35
• 3.2 流動(dòng)控制方程35-37
• 3.3 物理化學(xué)模型37-42
• 3.3.1 熱力學(xué)模型37-39
• 3.3.2 輸運(yùn)模型39-40
• 3.3.3 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型40-42
• 3.4 數(shù)值求解方法42-54
• 3.4.1 空間離散格式45-47
• 3.4.2 時(shí)間推進(jìn)格式47-49
• 3.4.3 溫度的非迭代求解49-50
• 3.4.4 初始邊值條件50-54
• 3.5 壁面熱流的計(jì)算54-56
• 3.6 計(jì)算方法的驗(yàn)證56-61
• 3.6.1 三維圓柱的流場(chǎng)計(jì)算56-59
• 3.6.2 三維鈍錐的流場(chǎng)計(jì)算59-61
• 3.7 本章小結(jié)61-62
• 第四章 復(fù)雜外形網(wǎng)格生成方法62-67
• 4.1 外形幾何建模62-64
• 4.2 網(wǎng)格劃分策略64-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 飛行器高溫流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析67-90
• 5.1 飛行狀態(tài)計(jì)算點(diǎn)的確定67-69
• 5.2 高溫效應(yīng)對(duì)飛行器局部流場(chǎng)細(xì)節(jié)影響69-77
• 5.2.1 頭部流場(chǎng)69-72
• 5.2.2 縫隙處流場(chǎng)72-75
• 5.2.3 控制舵局部流場(chǎng)75-76
• 5.2.4 舵面處局部氣動(dòng)力76-77
• 5.3 溫效應(yīng)對(duì)飛行器總體氣動(dòng)特性影響77-87
• 5.3.1 高溫效應(yīng)對(duì)阻力系數(shù)的影響78-81
• 5.3.2 高溫效應(yīng)對(duì)升力系數(shù)的影響81-82
• 5.3.3 高溫效應(yīng)對(duì)升阻比的影響82-83
• 5.3.4 高溫效應(yīng)對(duì)舵效的影響83-87
• 5.3.5 高溫效應(yīng)對(duì)壓心位置的影響87
• 5.4 本章小結(jié)87-90
• 第六章 總結(jié)與展望90-94
• 6.1 全文總結(jié)90-92
• 6.2 展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 附錄1 物理化學(xué)模型參數(shù)表99-101
• 致謝101-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文102

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張翔;復(fù)雜外形飛行器高溫效應(yīng)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：925627