高超声速气动热工程算法研究

发布时间：2017-04-10 08:00

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【摘要】：本论文进行了高超声速飞行器气动热工程算法的研究。基于Prandtl的边界层理论,将流场分为边界层外的无粘流场和边界层内粘性主导的区域,将边界层外无粘流场的数值求解和边界层内粘性主导区域的工程算法相结合,发展了一套高超声速气动热的计算方法。 首先,对国内外发展的各种高超声速气动热计算方法进行了系统的分析、归类和比较,综合了各种经典的热流预测方法。在此基础上,对于无粘流区,采用牛顿法、切楔/切锥法等工程方法确定物体表面压力分布,利用等熵条件确定边界层外缘参数;在边界层内部,则采用上述经典热流公式确定物体表面的气动加热。采用此方法对一些二维及简单三维外形进行了气动热计算,结果证明本方法具有较高的精度。 基于已有的高超声速无粘Euler解算程序,对上述气动热计算方法中的无粘流区采用基于非结构网格的数值模拟,利用无粘数值结果来确定边界层外缘参数,从而发展出一套快速、高效、适用于复杂外形的高超声速气动热计算方法。通过对钝锥、钝双锥、飞船等外形有攻角情况下气动热的计算表明,采用这种方法计算飞行器表面热流,结果与实验值及Navier-Stokes方程计算值比较,吻合的很好,而计算效率又远远高于数值方法,非常适用于设计阶段。
【关键词】：高超声速 气动热 Euler方程 Navier-Stokes方程
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V411
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-4
• 目录4-6
• 第一章 绪论6-15
• §1.1 高超声速气动热研究的兴起6-7
• §1.2 高超声速流动的主要特征7-8
• §1.3 气动热力学与热防护发展简史8-10
• §1.4 本文研究的必要性10-12
• §1.5 本文研究意义及国内外研究现状12-14
• §1.6 本文主要研究工作14-15
• 第二章 方法介绍15-38
• §2.1 国外高超声速气动热研究方法介绍15-20
• §2.1.1 数值方法求解气动热15-16
• §2.1.2 工程方法求解气动热16-19
• §2.1.3 边界层外无粘流场的数值求解和边界层内的工程方法相结合求解气动热19-20
• §2.2 本论文中气动热求解方法介绍20-38
• §2.2.1 修正牛顿理论确定表面压力分布20-21
• §2.2.2 边界层外流场无粘数值方法介绍21
• §2.2.3 利用无粘数值结果确定边界层外缘参数21-22
• §2.2.4 参考焓方法22-23
• §2.2.5 采用正激波后的等熵条件确定边界层外缘参数23-25
• §2.2.6 采用斜激波后的等熵条件确定边界层外缘参数25-26
• §2.2.7 高温空气的热力学特性和输运特性26-29
• §2.2.8 热流公式29-38
• 第三章 算例分析38-51
• §3.1 工程方法算例38-45
• §3.1.1 二维外形算例38-40
• §3.1.2 轴对称外形算例40-45
• §3.2 边界层外的数值方法和边界层内的工程方法相结合的算例45-51
• 第四章 工作总结与展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 硕士期间发表论文58-59
• 附图59-80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 杨恺;高效伟;;高超声速气动热环境工程算法[J];导弹与航天运载技术;2010年04期

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3 韩东;方磊;;基于欧拉方程的高超声速飞行器的壁面流线生成计算[J];航空动力学报;2008年12期

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本文编号：296228