二维烧蚀表面热流模型预测反演及烧蚀边界重构

发布时间：2024-04-19 21:38

　　烧蚀热防护是再入飞行器的主要热防护技术,对烧蚀材料内部温度场以及材料烧蚀边界的变化规律进行有效预测,是设计再入飞行器烧蚀热防护系统的重要依据。由于烧蚀过程材料表面热流分布直接测量存在严重的困难,利用传热学反问题(Inverse heat transfer problem,IHTP)方法,通过烧蚀材料内部的部分温度测量信息反演烧蚀表面的热流分布,为预测烧蚀材料内部温度场以及烧蚀边界变化规律提供了一种可行的解决方案。本文基于模型预测控制的思想,研究了升华型烧蚀材料二维烧蚀表面热流模型预测反演及烧蚀边界的重构问题。针对烧蚀传热过程热边界条件的反演问题,论文的主要工作内容包括:(1)将有限元法(Finite Element Method,FEM)和移动网格技术(Moving Mesh Technology,MMT)相结合,建立了一种求解二维烧蚀传热问题的数值方法(FEM-MMT)。在数值计算过程中,不需要每次重新划分网格,只需调整网格节点的坐标位置,网格数目并不发生变化,克服了由于烧蚀过程几何域发生变化重新划分网格带来的困难。利用FEM-MMT计算方法,对二维烧蚀传热问题进行了数值模拟,在给定...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.2二维烧蚀传热模型

图2.2二维烧蚀传热模型2.2Twodimensionalablationhea流Q(x,t)加热后表面温度逐TAB，节点材料将发生升华相料发生相变转化为潜热被吸点处的温度未达到烧蚀相变全部导入材料内部。的热物性参数都是与材料本用在上边界，其他边界为绝程：()....

图2.3网格的弹簧近似示意图

图2.3网格的弹簧近似示意图Fig.2.3Springapproximationmethodofgr变形技术的弹簧近似法来处理烧蚀传热烧蚀传热系统，边界的运动既可以是预义烧蚀边界移动规律是指在数值计算之等。而针对后者实时变化移动速率的烧条件确定当前时刻的烧蚀速率，从....

图2.4三角形有限单元网格示意图

图2.4三角形有限单元网格示意图Fig.2.4Triangularfiniteelementmeshdiagram首先基于变分原理，将控制方程和边界条件对温度变量T积分耦合来构造函(T(x,y,t))：22()()()++....

图2.5二维烧蚀过程温度热响应云图

20(e)t=75s(f)t=90s图2.5二维烧蚀过程温度热响应云图Fig.2.5Temperatureandthermalresponsecloudchartoftwodimensionalablationprocess图2.5为烧蚀过程....

本文编号：3958414