本文關(guān)鍵詞：高超聲速能量沉積減阻與氣動熱數(shù)值模擬研究

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【摘要】：能量沉積減阻方法是在飛行器上游流場中添加能量,使來流在飛行器前方提前分流,形成低壓區(qū)域,進(jìn)而改變流場結(jié)構(gòu),實現(xiàn)減阻的目的。能量沉積減阻技術(shù)具有可控、穩(wěn)定、不改變飛行器氣動外形及減阻效果好等優(yōu)點,被認(rèn)為是一種非常有前景的減阻方式,受到越來越多的關(guān)注。熱源強度、位置以及飛行攻角是影響能量沉積減阻效果的重要因素,研究這些因素對于獲得較高的減阻率、能源效率以及飛行器熱防護(hù)具有重要意義。本文采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,通過求解Navier-Stokes方程對高超聲速飛行器繞流流場進(jìn)行了數(shù)值模。通過在飛行器模型前方模擬高溫?zé)嵩葱纬杉訜釁^(qū)域,實現(xiàn)能量注入,在此基礎(chǔ)上對在6.5馬赫來流下的半球體模型和升力體模型的飛行過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了能量沉積減阻的原理,考察了熱源強度、熱源位置以及飛行攻角等因素對升力飛行器氣動阻力的影響。研究表明:能量沉積方法通過破壞弓形激波結(jié)構(gòu)能夠顯著減小激波阻力,但是對于迎風(fēng)面過大造成頭部激波阻力占比過小的情況,該方法的減阻效果并不理想;隨著熱源強度增大,熱源激波與飛行器初始激波的耦合增強,減阻率增大但增幅減小,當(dāng)熱源強度增大到一定值后,減阻率基本不再增加;熱源注入流場的能量被飛行器附近流場吸收,提高了飛行器近壁溫度;熱源距飛行器前端駐點的距離對減阻有顯著影響,存在最優(yōu)距離;飛行攻角變化時會改變迎風(fēng)面積以及弓形激波流場與加熱區(qū)域流場相互作用的位置,從而影響減阻效果,減阻率隨著飛行攻角增大而減小,當(dāng)攻角增大到一定值時,能量沉積方法會失去減阻作用。本文研究成果為能量沉積方法在高超聲速飛行器減阻及降熱研究提供重要的理論依據(jù)及借鑒,具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速 減阻 能量沉積 能源效率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 高超聲速繞流的數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)與數(shù)值方法驗證16-32
• 2.1 引言16-19
• 2.2 控制方程19-23
• 2.2.1 直角坐標(biāo)系下的控制方程19-21
• 2.2.2 控制方程的無量綱化21-23
• 2.3 湍流模型23-25
• 2.4 空間離散25-26
• 2.5 時間離散26-29
• 2.6 數(shù)值方法驗證29-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第3章 鈍頭體能量沉積減阻的數(shù)值模擬研究32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 鈍頭體繞流流場數(shù)值模擬32-38
• 3.2.1 計算模型及參數(shù)32-33
• 3.2.2 計算結(jié)果與分析33-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第4章 升力體能量沉積減阻的數(shù)值模擬研究39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 升力體模型簡介39-40
• 4.3 熱源強度的影響40-47
• 4.3.1 計算模型及參數(shù)40-41
• 4.3.2 計算結(jié)果與分析41-47
• 4.4 熱源位置的影響47-52
• 4.4.1 計算模型及參數(shù)47
• 4.4.2 計算結(jié)果與分析47-52
• 4.5 飛行攻角的影響52-56
• 4.5.1 計算模型及參數(shù)52
• 4.5.2 計算結(jié)果與分析52-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 方娟;洪延姬;李倩;;單脈沖激光能量沉積對超聲速鈍頭體波阻的影響[J];光電子.激光;2012年06期

2 方娟;周明熙;劉雙利;張薇;;單脈沖激光減小超聲速飛行器波阻的實驗研究[J];激光雜志;2014年02期

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本文編號：1101202