高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究

发布时间：2017-08-23 00:13

  本文关键词：高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究

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【摘要】：为了准确预测高超声速飞行器面临的严峻气动热/力环境以及结构的热力响应,发展了高超声速流动与结构传热耦合框架。采用分区求解方法,通过耦合界面的实时数据传递,实现了基于Navier-Stokes方程的高超声速化学非平衡计算流体力学(CFD)求解器与结构的热力全耦合有限元法(FEM)求解器的多场耦合计算,建立了高超声速飞行器的多场耦合数值分析方法。首先对经典高超声速圆柱绕流实验进行了耦合计算,结果与实验值吻合良好。然后针对典型的超高温陶瓷(UHTC)材料的耦合传热问题进行了数值研究,考虑热传导效应对气动热环境和结构热响应预测的影响,结果表明对于复杂外形且热导率相对较高的UHTC材料,结构内部热传导对热环境和表面温度分布的影响不可忽略。最后针对UHTC材料热物性(比热和热导率)非线性对高超声速流动传热过程的影响进行了研究,结果表明当比热和热导率处于合理的误差范围内时,材料表面温度响应对其变化并不敏感。
【作者单位】： 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所;
【关键词】： 高超声速飞行器 多场耦合 气动热 数值模拟 热防护
【基金】：国家自然科学基金(11272107) 国家“973”计划(2015CB655200)~~
【分类号】：V211;V214
【正文快照】： 网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160223.0900.008.html引用格式:周印佳,孟松鹤,解维华,等.高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究[J].航空学报,2016,37(9):2739-2748.ZHOU Y J,MENG S H,XIE W H,et al.Multi-field coupling numerical analys

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