【摘要】：高速飛行器在大氣層內(nèi)長時間飛行時,必然要受到氣動加熱的影響,以某帶翼飛行器為研究對象,研究其結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)特性,為飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。飛行器結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)分析包括飛行器結(jié)構(gòu)的溫度場計算、熱應(yīng)力分析、熱變形分析以及結(jié)構(gòu)的熱模態(tài)分析。首先闡述了計算流體力學(xué)求解氣動加熱問題的基本原理,并采用ICEM網(wǎng)格劃分軟件對飛行器模型進行網(wǎng)格劃分,在FLUENT流體計算軟件中建立了高速飛行器的空氣動力學(xué)模型,分析了不同工況下的氣動加熱效應(yīng),為飛行器結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)分析提供初始條件。在求得高速飛行器穩(wěn)態(tài)流場的基礎(chǔ)上,建立了流場和飛行器的耦合傳熱模型,采用耦合傳熱的分析方法,計算了不同工況下飛行器結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)過程,分析對比了不同飛行馬赫數(shù)、不同飛行時間、不同飛行攻角下飛行器結(jié)構(gòu)的溫度場分布特點。根據(jù)熱彈性力學(xué)原理和有限元分析方法,建立了飛行器結(jié)構(gòu)的熱彈性力學(xué)有限元模型,采用ANSYS Workbench有限元平臺,將前期計算的結(jié)構(gòu)溫度場施加在飛行器的有限元模型上,計算了飛行器結(jié)構(gòu)在不同熱載荷作用下的熱響應(yīng)特性。采用有限元方法對飛行器尾翼的熱模態(tài)特性進行了分析研究,分別計算了三種情況下尾翼結(jié)構(gòu)的熱模態(tài)特性,并與常溫下尾翼的模態(tài)特性進行對比,來分析模態(tài)參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律,并探討了變化的物性參數(shù)和熱應(yīng)力對模態(tài)特性的影響程度。
[Abstract]:When a high-speed vehicle flies in the atmosphere for a long time, it is bound to be affected by aerodynamic heating. Taking a winged aircraft as the research object, the thermal response characteristics of its structure are studied in order to provide reference data for the structural design of the aircraft. Thermal response analysis of aircraft structure includes temperature field calculation, thermal stress analysis, thermal deformation analysis and thermal modal analysis of aircraft structure. Firstly, the basic principle of computational fluid dynamics (CFD) for solving aerodynamic heating problem is described, and the aero-dynamic model of high-speed aircraft is established in the FLUENT fluid computing software by using the ICEM meshing software to mesh the aircraft model. The aerodynamic heating effect under different operating conditions is analyzed, which provides the initial conditions for the thermal response analysis of aircraft structure. Based on the steady-state flow field of the high-speed aircraft, the coupled heat transfer model between the flow field and the aircraft is established, and the transient heat transfer process of the aircraft structure under different working conditions is calculated by using the coupled heat transfer analysis method. The temperature distribution characteristics of aircraft structure under different flight Mach number, different flight time and different flight angle of attack are analyzed and compared. According to the principle of thermoelastic mechanics and finite element analysis method, the thermal elastic mechanics finite element model of aircraft structure is established. Using the ANSYS Workbench finite element platform, the pre-calculated temperature field of the structure is applied to the finite element model of the aircraft. The thermal response characteristics of aircraft structure under different thermal loads are calculated. The thermal modal characteristics of the tail wing of an aircraft are analyzed by finite element method. The thermal modal characteristics of the tail wing structure under three conditions are calculated and compared with those of the tail wing at room temperature. The variation of modal parameters with temperature is analyzed, and the influence of physical parameters and thermal stress on modal characteristics is discussed.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V214.1

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 夏豐領(lǐng),陳國光;高速火箭彈的氣動加熱計算[J];華北工學(xué)院學(xué)報;2003年06期

2 王智勇;;飛行器氣動加熱環(huán)境與結(jié)構(gòu)響應(yīng)耦合的熱結(jié)構(gòu)試驗方法[J];強度與環(huán)境;2006年04期

3 程興華;楊濤;豐志偉;;類乘波體防熱壁板氣動加熱-溫度場耦合特性分析[J];航空動力學(xué)報;2013年07期

4 劉志珩;;導(dǎo)彈和航天運載器上升階段的氣動加熱[J];國外導(dǎo)彈與航天運載器;1987年05期

5 程克明,呂英偉;飛行器持續(xù)氣動加熱的耦合性分析[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2000年02期

6 侯清海;牛東兵;;讀者之聲[J];現(xiàn)代兵器;2000年04期

7 姜貴慶;俞繼軍;;長時間氣動加熱飛行器的隔熱機理[J];宇航材料工藝;2006年01期

8 車競;唐碩;何開鋒;;類乘波體飛行器氣動加熱的工程計算方法[J];彈道學(xué)報;2006年04期

9 額日其太;王菲;鄧雙國;蘇沛然;;層流控制技術(shù)及對飛行器氣動加熱的影響研究[J];航空工程進展;2010年04期

10 童秉綱;航天飛機防熱瓦縫隙氣動加熱的討論[J];氣動實驗與測量控制;1990年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 鐘磊;;戰(zhàn)斗機氣動載荷和氣動加熱的數(shù)值模擬[A];2005年全國計算材料、模擬與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 耿湘人;桂業(yè)偉;唐偉;賀立新;;碳碳端頭切削中結(jié)合彈道氣動加熱的最小熱應(yīng)力優(yōu)化分析[A];復(fù)合材料力學(xué)的現(xiàn)代進展與工程應(yīng)用——全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2007年

3 楊進軍;周丹杰;張元靜;;超音速飛航導(dǎo)彈氣動加熱數(shù)值模擬[A];全國低跨超聲速空氣動力學(xué)文集（第二卷）[C];2003年

4 胡強;洪海明;王嘉潁;莊茁;;飛機座艙蓋氣動加熱數(shù)值仿真研究[A];2010’力學(xué)與工程應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

5 強希文;劉峰;張建泉;陳雨生;;高速飛行物體的氣動加熱及激光輻照效應(yīng)研究[A];第十屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

6 劉浩;孫俠生;李曉東;;瞬態(tài)熱環(huán)境下翼面結(jié)構(gòu)固有振動特性分析[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 藺曉軒;魏璽;張偉剛;;前緣結(jié)構(gòu)高超聲速氣動加熱與熱應(yīng)力數(shù)值模擬[A];第十屆全國計算(機)化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

8 梁偉;李雪;劉振祺;;MTPS蜂窩板熱防護性能及影響因素分析[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

9 藺曉軒;魏璽;張偉剛;;ZrB2-SiC和C/C復(fù)合材料高超聲速氣動加熱與熱應(yīng)力分析[A];2009年度全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂紅慶;乘波體結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)及防護問題研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李浩;高超音速鈍體頭部氣動加熱和壁板氣動熱彈性數(shù)值計算[D];南京理工大學(xué);2015年

2 王志超;高速飛行器結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)特性分析研究[D];南京理工大學(xué);2016年

3 鄒小飛;再入彈頭氣動加熱及熱響應(yīng)分析[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

4 呂紅慶;高超聲速飛行器氣動加熱及熱響應(yīng)分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

5 李業(yè)芳;基于液氮冷卻方式的氣動加熱表面溫度分布數(shù)值研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

6 雷桂林;氣動加熱環(huán)境下的結(jié)構(gòu)熱響應(yīng)分析[D];上海交通大學(xué);2013年

7 賈志強;飛行器氣動加熱數(shù)值與工程結(jié)合計算方法研究[D];上海交通大學(xué);2012年

8 李凰立;再入彈頭的氣動加熱及熱響應(yīng)分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

9 申余兵;高超音速誘餌彈頭部氣動加熱計算與分析[D];南京理工大學(xué);2006年

10 王浩;氣動加熱條件下金屬蜂窩結(jié)構(gòu)傳熱特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號：2457165