飞行器高空冲击射流冷却与温度预测研究

发布时间：2021-10-12 23:59

　　随着飞行器功能的多元化发展以及电子技术的不断革新,机舱内的电子设备也向着集成化与小型化这一方向发展,容易出现温度过高进而导致电子设备失效的情况,冲击射流冷却作为一种行之有效的方法既能保证机载设备的正常运行也能够弱化红外辐射强度,因而研究冲击射流对飞行器表面与舱内的冷却效果具有重要意义。目前工程上的飞行器数值计算往往效率低下,因此有必要研究相应的温度预测模型实现飞行器温度的快速预测,提高数值模拟的效率,这在工程计算上有着重要的应用价值。本文以某型飞机为研究对象,基于所建立的气动热计算模型、内外耦合计算模型、冲击射流一体化计算模型,结合飞机温度场分析的数理模型与数值计算方法,对不同工况下全机气动对流换热、蒙皮温度场以及舱内温度场进行了计算研究。分析了蒙皮外部对流换热特性,将所得到的浮动热边界条件与热网络法相结合,完成了不含冲击射流情况下飞机内外热环境耦合作用下的计算,并将计算结果作为冲击射流一体化计算的初始条件,进一步完成了冲击射流冷却情况下蒙皮与舱内温度场的计算,分析了蒙皮开口情况下冲击射流对飞机蒙皮与各舱段温度的影响以及不同飞行包线下蒙皮与各舱段温度的变化规律。最后对冲击射流一体化计算... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

飞机整体热环境与传热方式示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文飞机温度场的数值模拟涉及到多门学科，例如导热与流动换热的模拟需要计算传热学的基本原理、空气流动状态的模拟需要依据计算流体力学的基本、辐射的模拟需要依据计算热辐射学的基本原理等，因而在求解飞机温度场将多门学科的数值计算原理进行结合。飞机的几何结构与多维传热过程极为，并且所研究飞机蒙皮具有开口，因而会伴随有冲击射流效应，进而使得温的数值计算更为复杂，需采取一体化计算才能得到较为准确的结果。但目前算设备硬件与软件实现一体化的数值模拟非常耗时，为了保证求解的稳定性高计算效率，本文先通过计算得到了飞机气动换热特性，对计算结果进行提到的浮动热边界条件，基于该边界条件采用热网络法完成了不含冲击射流情飞机内外热环境耦合作用时的计算，并将计算结果作为冲击射流一体化计算始条件，进一步完成了冲击射流冷却情况下蒙皮与舱内温度场的计算，具体 2-2 所示。

图 2-3 某型飞机气动外形数模 图 2-4 可进行网格划分的数模2.4.2 内外耦合计算模型构建基于修复完成的气动外形数模，将 ANSYS ICEM 与 Sinda/Fluint 进行结合，对内外耦合计算的热网络模型进行构建。建立完成的热网络模型包含有气动外形数模与舱内机载设备，如图 2-5 所示。


本文编号：3433560