由于邊界層內(nèi)氣體受到強烈壓縮、氣體與壁面存在劇烈摩擦,高超聲速火箭彈在飛行過程中氣動加熱嚴(yán)重。為了有效、準(zhǔn)確地評估高超聲速火箭彈彈體表面的氣動加熱情況,本文在考慮邊界層轉(zhuǎn)捩與彈體表面防熱層數(shù)值計算的影響下,通過邊界層外數(shù)值方法與邊界層內(nèi)工程算法耦合計算復(fù)雜外形火箭彈的氣動熱參數(shù),分析邊界層轉(zhuǎn)捩對物面氣動熱參數(shù)的影響規(guī)律。本文氣動熱采用基于無粘外流解與工程算法耦合的方法計算。耦合算法包括三個步驟,首先,采用純數(shù)值方法計算無粘外流數(shù)值解,控制方程采用Euler方程,空間離散采用基于有限體積離散二階迎風(fēng)Roe格式,時間離散采用LU-SGS隱式格式;其次,采用工程算法計算邊界層內(nèi)的氣動熱,將無粘外流數(shù)值解的壁面參數(shù)作為邊界層外緣參數(shù),駐點區(qū)域采用Fay-Riddell熱流密度公式計算,利用轉(zhuǎn)捩準(zhǔn)則確定非駐點區(qū)域邊界層的轉(zhuǎn)捩位置,在火箭彈非駐點區(qū)域?qū)恿鞫尾捎闷桨鍖恿鳉鈩訜嵊嬎愎?轉(zhuǎn)捩段采用間斷因子耦合計算氣動熱,湍流段采用平板湍流氣動熱計算公式;最后,采用一維導(dǎo)熱假設(shè),忽略防熱層之間的接觸熱阻,建立防熱層計算簡化模型,將工程算法得到的熱流密度作為求解導(dǎo)熱微分方程的邊界條件,模擬防熱層非穩(wěn)態(tài)傳熱...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容
2 基于無粘外流解與工程算法的氣動熱耦合計算方法
    2.1 無粘外流場數(shù)值求解方法
        2.1.1 流體力學(xué)控制方程
        2.1.2 網(wǎng)格的生成
        2.1.3 空間離散方法
        2.1.4 時間離散
        2.1.5 邊界條件
    2.2 氣動熱工程算法
        2.2.1 駐點區(qū)域的判別
        2.2.2 駐點區(qū)域熱流密度計算
        2.2.3 非駐點區(qū)域熱流密度計算
    2.3 防熱層的數(shù)值計算
    2.4 算例分析
        2.4.1 鈍錐幾何外形
        2.4.2 鈍錐無粘外流場
        2.4.3 鈍錐表面熱流密度
        2.4.4 鈍錐防熱層溫度
    2.5 本章小結(jié)
3 考慮邊界層轉(zhuǎn)捩的氣動熱計算
    3.1 無粘流線算法
        3.1.1 跟蹤流線法
        3.1.2 幾何流線法
        3.1.3 基于牛頓最速下降理論的流線追蹤算法
    3.2 考慮轉(zhuǎn)捩的氣動熱計算方法
    3.3 流線追蹤算法驗證
        3.3.1 M6機翼流線驗證
        3.3.2 鈍錐流線驗證
        3.3.3 翼身融合體流線驗證
    3.4 考慮轉(zhuǎn)捩的氣動熱算例分析
        3.4.1 二維平板算例分析
        3.4.2 三維鈍錐算例分析
        3.4.3 三維彈頭算例分析
    3.5 本章小結(jié)
4 考慮轉(zhuǎn)捩的復(fù)雜外形火箭彈氣動熱計算
    4.1 復(fù)雜外形火箭彈模型和氣動熱計算方法
    4.2 不考慮防熱層的火箭彈氣動加熱計算
    4.3 考慮防熱層的火箭彈氣動加熱計算
    4.4 不同來流時考慮防熱層的火箭彈氣動加熱算例分析
        4.4.1 不同來流馬赫數(shù)時火箭彈氣動加熱分析
        4.4.2 不同來流高度時火箭彈氣動加熱分析
        4.4.3 不同來流攻角時火箭彈氣動加熱分析
    4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3825403