典型外形高超声速气动热数值模拟的网格无关性研究

发布时间：2024-05-17 17:34

　　高超声速飞行器在高马赫数飞行条件下,会受到严重的气动加热问题。气动加热会给飞行器带来“热障”问题,这给飞行器材料选取及结构设计提出了更高的要求。为了给热防护提供理论指导和选材参考依据,就必须准确预测气动热环境,目前数值模拟技术已广泛运用于气动热环境的预测当中,而网格的质量又是决定数值计算成败的关键因素。对于高超声速气动热数值模拟,网格重要性就体现在物面网格和边界层内的网格分布。生成一套高质量计算网格的基础就是保证拥有一个能完整刻画模型外形的物面网格,其次边界层内的网格分布是否能够捕捉温度梯度的变化也是尤为重要。在这样的背景下,本文选取了球头、双椭球、升力体三种典型高超声速外形为研究对象,以自主开发的数值模拟程序为工具,对高超声速气动热数值模拟的网格无关性进行了相关研究。首先阐述了高超声速气动热数值模拟的研究现状,在此基础之上重点论述了网格对于高超声速气动热数值模拟的重要性,并基于前人的研究成果选取了网格雷诺数、法向网格增长比和物面网格疏密度三种网格因素为本文的研究要素。接着介绍了本文所用的数值模拟程序,主要从离散方法、通量计算、时间格式及边界条件设置进行阐述,并基于二维圆柱绕流试验进行...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1X-43A飞行器外形图

超声速巡航导弹（图1-2）X-51A[4]，近空间飞行器HCV[5-7]系列，俄罗斯的彩虹D-2[8]飞行器，德国的SHEREX[9]系列高超声速飞行器等都是该项技术的最好体现。由于我国在这方面起步较晚，技术相对落后，但近年来随着“神州”系列载人飞船，嫦娥探月工程的成功开展，我国....

图1-2X-51飞行器外形图

?-51A[4]，近空间飞行器HCV[5-7]系列，俄罗斯的彩虹D-2[8]飞行器，德国的SHEREX[9]系列高超声速飞行器等都是该项技术的最好体现。由于我国在这方面起步较晚，技术相对落后，但近年来随着“神州”系列载人飞船，嫦娥探月工程的成功开展，我国在高超声速领域已经有了重大....

图2-1高超声速圆

数值方法及程序验证15特征长度为0.02m，壁面温度300wTK。基于模型外形生成的计算网格的网格尺度为101111（如图2-1（a）所示），这里在进行网格生成时，网格雷诺数依照相关文献[48]取8，不难看出网格分布合理，过渡平滑。图2-2（b）和图2-2（c）为经过数值模拟后所....

图2-1高超声速圆柱绕流验证算例

数值方法及程序验证15特征长度为0.02m，壁面温度300wTK。基于模型外形生成的计算网格的网格尺度为101111（如图2-1（a）所示），这里在进行网格生成时，网格雷诺数依照相关文献[48]取8，不难看出网格分布合理，过渡平滑。图2-2（b）和图2-2（c）为经过数值模拟后所....

本文编号：3975898