粗糙元以及粗糙元對(duì)飛行器氣動(dòng)特性具有顯著影響,本文采用直接數(shù)值模擬方法對(duì)零攻角條件下高超聲速粗糙元鈍錐邊界層繞流問(wèn)題進(jìn)行了研究,鈍錐模型的頭部半徑R_n=1mm,半錐角為6°,來(lái)流馬赫數(shù)為6。通過(guò)研究表明:在鈍錐頭部存在激波,導(dǎo)致鈍錐繞流周圍的熱力學(xué)參數(shù)發(fā)生明顯的變化。當(dāng)壁面存在凸起或者凹陷粗糙元時(shí),壁面流動(dòng)受到粗糙元的影響較大,同時(shí)產(chǎn)生激波和膨脹波,不同類型的粗糙元使產(chǎn)生的激波和膨脹波順序和位置發(fā)生改變。當(dāng)改變壁面溫度邊界條件時(shí),可以發(fā)現(xiàn)等溫壁面和絕熱壁面兩種邊界條件下流場(chǎng)流動(dòng)參數(shù)的變化基本一致。不同的是兩種條件下在粗糙元位置處對(duì)壁面參數(shù)有很大的影響,等溫壁面條件下比絕熱壁面條件的壁面密度大很多,最大值相差10倍之多。等溫壁面邊界條件會(huì)使邊界層厚度增大,特別是在鈍錐頭部、粗糙元位置處和鈍錐尾部增加的更明顯,邊界層厚度平均增加約0.1mm。當(dāng)改變飛行高度的時(shí)候,研究對(duì)整個(gè)流場(chǎng)、不同截面壓強(qiáng)、壁面參數(shù)和邊界層厚度的影響。研究表明:當(dāng)改變飛行高度時(shí),粗糙元位置處的飛行高度越高產(chǎn)生的激波越明顯,并且對(duì)膨脹波有抑制的作用。飛行高度從20km增加到28km,邊界層厚度增加幅度越來(lái)越大,在鈍錐頭部... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

粗糙元的兩種形式：K型和D型

可以將頭部簡(jiǎn)化成展向無(wú)窮大的鈍錐，如圖2.1 所示是鈍錐的一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，其中由展向無(wú)窮大的假設(shè)，其展向繞流參數(shù)基本不會(huì)發(fā)生改變，故可將該類的繞流問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維鈍錐繞流問(wèn)題。將計(jì)算模型設(shè)置頭部半徑

圖 2.1 鈍錐體三維模型 圖 2.2 半鈍錐二維模型2.2 網(wǎng)格生成2.2.1 代數(shù)法生成初始網(wǎng)格計(jì)算模型之前，需要確定計(jì)算域邊界曲線。整體的計(jì)算域如圖 2.3 所示，其中內(nèi)邊界為 2.1.2 節(jié)中圖 2.2 所述的半鈍錐表面，右上邊界為垂直于鈍錐壁面的直線，垂點(diǎn)距鈍錐曲率轉(zhuǎn)折點(diǎn)距離為4nR ，左下邊界取鈍錐頭部曲線與外邊界曲線當(dāng) x 軸的連線，由文獻(xiàn)[48]可知，在超高音速流場(chǎng)中，在鈍錐的頭部會(huì)產(chǎn)生脫體激波區(qū)域，其形狀與拋物線很相近，故本文將計(jì)算域外邊界曲線定為拋物線形式，通過(guò)很多次的模擬驗(yàn)算，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)得出計(jì)算域外邊界的曲線為：20.15 1.85s sx y （2-3）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2017年國(guó)外高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 張燦,胡冬冬,葉蕾,李文杰,劉都群.  戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù). 2018(01)
[2]粗糙元誘導(dǎo)的高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩[J]. 段志偉,肖志祥.  航空學(xué)報(bào). 2016(08)
[3]高超聲速平板邊界層/圓柱粗糙元非定常干擾[J]. 潘宏祿,關(guān)發(fā)明,袁湘江,卜俊輝.  計(jì)算物理. 2015(05)
[4]粗糙物面引起的超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象研究[J]. 趙云飛,劉偉,岡敦殿,易仕和,鄧小剛.  宇航學(xué)報(bào). 2015(06)
[5]高超聲速粗糙元誘導(dǎo)轉(zhuǎn)捩的數(shù)值模擬及機(jī)理分析[J]. 朱德華,袁湘江,沈清,陳林.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]高超聲速流場(chǎng)對(duì)自由流擾動(dòng)波響應(yīng)及邊界層擾動(dòng)波演化[J]. 王振清,唐小軍,孟祥男,呂紅慶.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2014(04)
[7]高超聲速氣動(dòng)力及激波位置快速計(jì)算方法研究[J]. 段焰輝,蔡晉生,湯永光.  航空工程進(jìn)展. 2013(01)
[8]高階WENO格式數(shù)值粘性對(duì)模擬R-T不穩(wěn)定性的影響[J]. 王革,謝昌坦,張斌.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(12)
[9]展向不同間距壁面粗糙元對(duì)近壁湍流擬序結(jié)構(gòu)的影響[J]. 盧浩,王兵,張會(huì)強(qiáng),王希麟.  實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2010(05)
[10]粗糙壁面湍流邊界層流動(dòng)和擬序結(jié)構(gòu)的大渦模擬研究[J]. 楊帆,張會(huì)強(qiáng),王希麟.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2008(05)

博士論文
[1]低雷諾數(shù)下附面層分離的抽吸控制及優(yōu)化[D]. 張旺龍.南京理工大學(xué) 2014
[2]有限體積WENO格式及其應(yīng)用[D]. 張瑞.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[3]高超聲速尖錐邊界層流動(dòng)穩(wěn)定性的子波分析與互雙譜分析[D]. 韓健.天津大學(xué) 2010
[4]存在半球粗糙元的發(fā)展平板邊界層流動(dòng)中的顆粒輸運(yùn)的直接數(shù)值模擬研究[D]. 周哲.浙江大學(xué) 2010
[5]超聲速小攻角鈍錐邊界層穩(wěn)定性分析及轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)研究[D]. 閆溟.天津大學(xué) 2008

碩士論文
[1]粗糙元對(duì)邊界層影響的數(shù)值模擬研究[D]. 戴瑞.浙江大學(xué) 2012
[2]鈍頭體前置整流錐高超聲速繞流分析[D]. 張安坤.哈爾濱工程大學(xué) 2009



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