超声速不同介质横向喷流数值模拟

发布时间：2021-05-24 12:18

　　横向喷流广泛应用于各类飞行器的机动控制。真实情况下的喷流介质往往包含多种组分，如果按照真实喷流介质对喷流问题进行研究，会极大的提高研究的复杂性和难度，以往为了方便横向喷流问题的研究，往往将喷流介质简化为空气。采用这一方法降低了喷流研究的难度，但却忽略了喷流介质本身带来的影响。本文以不同喷流介质对飞行器气动特性和流场结构的影响为研究对象。在原有冷喷程序的基础上搭建了“异质”喷流模拟平台，并以模拟平台的建立、确认和实际应用为主线，对二维和三维的横向喷流问题进行研究。在方法的建立上，选取和推导了分密度方程并对可压缩粘性流动的双组分NS方程进行推导，建立了单组分和混合气体输运系数之间的转换关系，采用Runge-Kutta方法对时间项进行离散，空间项采用二阶迎风格式，湍流模型采用SA一方程湍流模型。由于不同介质喷流的边界条件和输运系数与空气喷流的不同，重点介绍了边界的设置和输运系数的求解。上述理论的具体过程在本文中的第二章进行了详细的叙述。在方法的确认上，包含冷喷和不同介质喷流的算例。首先，分别采用空气和N2作为喷流介质对三维导弹横向喷流问题进行模拟，通过对比计算结果，验证了程序修改的可靠性。然... 

【文章来源】：中国空气动力研究与发展中心四川省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    §1.1 研究背景
    §1.2 国内外研究现状
        §1.2.1 实验研究
        §1.2.2 数值模拟研究
        §1.2.3 研究现状分析
    §1.3 本文研究内容
第二章 数值计算方法
    §2.1 控制方程的选取
    §2.2 控制方程
        §2.2.1 热力学模型
        §2.2.2 输运系数
    §2.3 空间离散
        §2.3.1 对流通量的离散
        §2.3.2 粘性通量的离散
    §2.4 时间离散
        §2.4.1 显式时间格式
    §2.5 SA 一方程湍流模型
    §2.6 边界条件
    §2.7 求解思路总结
第三章 数值方法验证
    §3.1 程序的验证
    §3.2 压力分布验证
    §3.3 浓度分布验证
    §3.4 小结
第四章 不同介质喷流算例分析
    §4.1 喷流模拟准则
        §4.1.1 动量比模拟方法
    §4.2 狭缝喷流计算
        §4.2.1 单狭缝 CO2喷流模拟结果
        §4.2.2 单狭缝 H2喷流模拟结果
        §4.2.3 多狭缝模拟结果
    §4.3 尖拱弹身喷流计算
        §4.3.1 计算模型及网格
        §4.3.2 燃气喷流计算
    §4.4 小结
第五章 结束语
    §5.1 本文内容总结
    §5.2 下一步计划
致谢
参考文献
附录1 个人简介
附录2


【参考文献】：
期刊论文
[1]喷流气体性质对导弹侧向喷流流场的影响[J]. 孙得川,杨建文,白荣博.  空气动力学学报. 2010(06)
[2]冷/热喷流对飞行器气动特性干扰实验研究[J]. 王志坚,伍贻兆,徐翔,王江峰,徐筠.  南京航空航天大学学报. 2009(04)
[3]超声速多喷流干扰流场特性研究[J]. 王军旗,李素循.  力学学报. 2009(04)
[4]侧向喷流单、双喷管气动特性研究[J]. 王志坚,伍贻兆,徐翔,徐筠.  实验流体力学. 2008(03)
[5]数值模拟侧向超声速单喷流干扰流场特性[J]. 王军旗,李素循,倪招勇,孙茂.  宇航学报. 2007(03)
[6]超燃冲压发动机燃烧室燃料喷注及其内流场的数值模拟[J]. 周松柏,刘君,郭正,王巍,耿辉.  国防科技大学学报. 2007(02)
[7]横向喷流干扰中的真实气体效应研究[J]. 杨彦广,刘君,唐志共.  空气动力学学报. 2006(01)
[8]战术导弹横向喷流数值模拟[J]. 邓有奇,阎超,吴晓军,郑鸣.  北京航空航天大学学报. 2005(04)
[9]侧向控制喷流干扰流场特性数值研究[J]. 周伟江,马汉东,杨云军,纪楚群.  空气动力学学报. 2004(04)
[10]带有横喷控制的导弹流场数值模拟[J]. 刘君,杨彦广.  空气动力学学报. 2004(03)

博士论文
[1]超声速内外流干扰的数值方法研究及其实验验证与应用[D]. 周松柏.国防科学技术大学 2009



本文编号：3204182