稀薄气体效应对临近空间减速器气动特性的影响研究

发布时间：2020-10-13 11:12

　　 临近空间减速器作为一类具有重要应用价值的飞行器模型,在太空计划及促进临近空间高动态飞行器研究中具有重要的战略意义和实用价值。然而,由于临近空间复杂的环境构成,大范围、跨流域的流场参数,导致对于该环境下的流场研究,气动特性研究十分欠缺。已有的研究多是基于传统的N-S方法,而N-S方法在该环境下会发生连续假设失效的问题,这直接导致了其数值模拟结果的不可靠性。同时,我们发现,在实验模拟方面,对于再入减速器,难以模拟其在真实再入过程中高到数十马赫的高速流场结构。因此,在本文的研究中,我们着重进行了基于DSMC的再入减速器气动特性分析。首先为了验证我们所采用研究方法的可靠性,本文在第二章对于一些经典的带有实验结果,数值结果以及理论值的模型,通过四个具有代表性的算例,对比验证了程序的可靠性。紧接着,为了对再入减速器问题有一个透彻的认识,我们采用循序渐进,由简入繁的方式在第三章中,对于二维典型模型进行了稀薄效应的影响探究,得到了量化的结论,填补了该领域的空白。最后,我们通过对再入模型的分析,选择了广泛应用的实验模型进行模拟,得到了针对临近空间再入减速器的一系列流场参数变化规律。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V211
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究模型选取及数值方法确定
        1.1.2 高超声速减速器的研究现状
        1.1.3 稀薄气体效应的研究现状
    1.2 本文研究的主要逻辑
        1.2.1 研究思路与研究方案
        1.2.2 主要创新点
    1.3 本文的主要内容与章节安排
第二章 DSMC方法和算例验证
    2.1 DSMC方法介绍
    2.2 DSMC一般算例验证
        2.2.1 平板
        2.2.2 圆柱
        2.2.3 尖劈
        2.2.4 双椭球模型
    2.3 本章小结
第三章 稀薄气体效应对高超声速典型流动结构的影响规律研究
    3.1 平板
        3.1.1 流场结构
        3.1.2 边界层厚度
        3.1.3 壁面压力系数
        3.1.4 平板结论总结
    3.2 平板扰流
        3.2.1 流场结构
        3.2.2 激波脱体距离
        3.2.3 回流区大小
        3.2.4 壁面压力系数
        3.2.5 平板扰流结论总结
第四章 稀薄气体效应对再入减速器的气动特性分析
    4.1 再入器模型选择及参数详述
        4.1.1 影响外形参数的因素
        4.1.2 本文再入的减速器模型选择
    4.2 不同稀薄程度及攻角对阻力系数的影响
    4.3 不同稀薄程度及攻角对壁面压力系数的影响
    4.4 不同稀薄程度及攻角对力矩系数的影响
    4.5 不同稀薄及攻角对温度场及热流系数的影响
    4.6 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 主要工作与创新点
    5.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已录用的论文

【参考文献】

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本文编号：2839091