【摘要】：飛艇是一種利用輕質(zhì)氣體(氫氣或氦氣)浮力升空作業(yè)的飛行器,具有工作時(shí)間長(zhǎng),載重性能高,成本相對(duì)較低,對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),目前在軍事監(jiān)控,環(huán)境監(jiān)測(cè),通信等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文以一種低空浮升一體化飛艇為研究對(duì)象,通過理論研究、CFD計(jì)算等方法,研究了不同工況下浮空器的熱特性,為浮空器的設(shè)計(jì)提供了一定理論依據(jù)。本文針對(duì)一種重載浮升一體化飛艇進(jìn)行了熱特性研究,并分析了飛艇的傳熱行為。根據(jù)所購(gòu)買的近五年國(guó)內(nèi)五個(gè)典型城市的氣象數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)大氣模型建立了海拔0~3000m的低空環(huán)境模型,并編輯軟件實(shí)現(xiàn)查詢功能。通過理論推導(dǎo)建立了對(duì)流換熱模型和輻射傳熱模型。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得了四種蒙皮材料的熱物性參數(shù)(熱導(dǎo)率,比熱容,可見光吸收率,紅外吸收率和發(fā)射率)。借助CFD軟件FLUENT,以上述研究得到的環(huán)境參數(shù)、輻射參數(shù)和材料物性參數(shù)為邊界條件,對(duì)飛艇內(nèi)、外流場(chǎng),溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算。對(duì)飛艇在時(shí)間(不同時(shí)刻,不同季節(jié))、空間(不同城市,不同海拔)以及不同蒙皮材料物性參數(shù)等工況下進(jìn)行了數(shù)值模擬和熱特性分析。發(fā)現(xiàn)在夏至日正午,外部蒙皮溫差較大,可達(dá)60K以上;內(nèi)置氦氣囊溫差較小,在15K左右;冬至日外部蒙皮溫差較小,在正午達(dá)到36K,內(nèi)置氦氣囊溫差在10K以下;我國(guó)不同地區(qū)夏至日溫度差異較小,而冬至日高緯度地區(qū)溫度低于低緯度地區(qū);海拔0~3000m以內(nèi),隨著海拔的升高,各項(xiàng)溫度降低,降幅約15K。為定量分析各因素對(duì)浮空器熱特性的影響程度,設(shè)計(jì)正交試驗(yàn),并采用極差分析法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究了外界風(fēng)速、蒙皮材料吸收比和發(fā)射率對(duì)飛艇熱特性(外部蒙皮材料平均溫度(?)_外和內(nèi)置氦氣囊平均溫度)的影響程度。采用逐步回歸分析法,建立了外界風(fēng)速、蒙皮材料吸收比和發(fā)射率與飛艇熱特性之間的數(shù)學(xué)模型。為進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性,設(shè)計(jì)了一種縮比實(shí)驗(yàn)臺(tái),驗(yàn)證風(fēng)速和太陽(yáng)輻射對(duì)飛艇熱特性的影響,為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

第二章 數(shù)值模擬模型的建立飛艇內(nèi)部氣體的浮力為主要升力的飛行器，生相應(yīng)的變化。飛艇在定點(diǎn)監(jiān)視、巡航、升空，氣流、太陽(yáng)輻射等）的變化，會(huì)引起蒙皮壓力和內(nèi)置氦氣囊外形也會(huì)發(fā)生變化，影響為，并介紹了相應(yīng)的環(huán)境模型，對(duì)流換熱模介紹，為后續(xù)應(yīng)用 CFD 軟件 FLUENT 做中的傳熱方式是由熱傳導(dǎo)，對(duì)流換熱和輻射如圖 2.1 所示，飛艇與周圍大氣環(huán)境之間的、地面反射輻射、太陽(yáng)散射輻射、地球長(zhǎng)波換熱）；飛艇內(nèi)部的換熱形式是輻射傳熱（自然對(duì)流換熱）。飛艇蒙皮的換熱形式是熱

圖 2.2 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度垂直廓線示意圖hip of atmospheric temperature and altitude in U.S.Sta理想氣體方程為依托，計(jì)算得到了海平面的研究是基于此大氣模型，，但是此模型忽略了境參數(shù)的影響。我國(guó)氣象部門通過比較標(biāo)準(zhǔn)的氣象觀測(cè)站臺(tái)，發(fā)現(xiàn)該模型與我國(guó)北緯 45緯度地區(qū)差異較大。如下表 2.2 所示為從中哈爾濱、敦煌、清邁、青島和武漢）2017 年準(zhǔn)大氣模型與哈爾濱（北緯 45.75°）環(huán)境。2.2 五個(gè)城市夏至日與標(biāo)準(zhǔn)大氣模型地表環(huán)境參數(shù)nvironmental parameters between five cities and the stmodel
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V274

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本文編號(hào)：2653143