本文關鍵詞：復雜外形飛行器高溫效應研究

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【摘要】：高超聲速飛行器在高超聲速飛行時產生的高溫使繞流氣體屬性改變而呈現(xiàn)高溫效應,影響飛行器的氣動熱力學特性。為了更準確地預測飛行器在高超聲速狀態(tài)下的氣動力及氣動熱,提高飛行器的穩(wěn)定性和控制精度,本文開展了高溫效應對復雜外形飛行器氣動熱力特性的影響研究。根據(jù)研究飛行條件范圍及高溫氣體熱化學狀態(tài)分區(qū),在課題組積累的以量熱完全氣體、5組分5反應為氣體模型,采用AUSMPW+格式耦合隱式LU-SGS方法求解三維Navier-Stokes方程程序基礎上,增加了壁面催化條件中的完全催化和非催化兩種極限狀態(tài),完善了相應的高超聲速高溫流場的數(shù)值模擬程序HyCFD,并通過對若干經(jīng)典高超聲速高溫流場算例的校驗,驗證了本文方法的可行性及可靠性。以十字型全動舵飛行器為研究對象,在大跨度飛行條件及多種飛行姿態(tài)下,探討高溫效應影響高超聲速飛行器氣動熱力特性的關鍵影響因素及高溫效應對高超聲速飛行器氣動熱力特性的影響規(guī)律。研究表明:影響高溫效應最關鍵的因素為速度和高度;高溫效應縮短激波脫體距離,使物面溫度及熱流明顯變小,而對流場的壓力、速度分布影響不大;壁面催化條件主要影響熱流,對局部壁面剪切力有所影響,而對總體氣動力影響微弱;高溫效應使飛行器升、阻力系數(shù)變小,舵面效率降低,使壓心位置前移而產生額外的抬頭力矩。高溫效應是飛行器高超聲速飛行時必然產生的現(xiàn)象,其研究結果對高超聲速飛行器實現(xiàn)快速、精確、安全設計具有重要的意義。
【關鍵詞】：高溫效應 高超聲速 氣動特性 舵面效率 壁面催化
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V211
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀分析16-23
• 1.2.1 問題研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 方法研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3 本文的主要工作23-27
• 1.3.1 研究內容23-25
• 1.3.2 主要創(chuàng)新點25-26
• 1.3.3 章節(jié)安排26-27
• 第二章 高溫效應基本原理及物理化學模型27-35
• 2.1 高溫效應基本原理27-28
• 2.2 物理化學模型28-33
• 2.2.1 化學凍結、化學平衡和化學非平衡28-29
• 2.2.2 熱力學平衡和熱力學非平衡29-31
• 2.2.3 壁面催化條件31-33
• 2.3 高溫效應主要現(xiàn)象33-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第三章 數(shù)值計算方法及驗證35-62
• 3.1 引言35
• 3.2 流動控制方程35-37
• 3.3 物理化學模型37-42
• 3.3.1 熱力學模型37-39
• 3.3.2 輸運模型39-40
• 3.3.3 化學反應動力學模型40-42
• 3.4 數(shù)值求解方法42-54
• 3.4.1 空間離散格式45-47
• 3.4.2 時間推進格式47-49
• 3.4.3 溫度的非迭代求解49-50
• 3.4.4 初始邊值條件50-54
• 3.5 壁面熱流的計算54-56
• 3.6 計算方法的驗證56-61
• 3.6.1 三維圓柱的流場計算56-59
• 3.6.2 三維鈍錐的流場計算59-61
• 3.7 本章小結61-62
• 第四章 復雜外形網(wǎng)格生成方法62-67
• 4.1 外形幾何建模62-64
• 4.2 網(wǎng)格劃分策略64-66
• 4.3 本章小結66-67
• 第五章 飛行器高溫流場的數(shù)值模擬分析67-90
• 5.1 飛行狀態(tài)計算點的確定67-69
• 5.2 高溫效應對飛行器局部流場細節(jié)影響69-77
• 5.2.1 頭部流場69-72
• 5.2.2 縫隙處流場72-75
• 5.2.3 控制舵局部流場75-76
• 5.2.4 舵面處局部氣動力76-77
• 5.3 溫效應對飛行器總體氣動特性影響77-87
• 5.3.1 高溫效應對阻力系數(shù)的影響78-81
• 5.3.2 高溫效應對升力系數(shù)的影響81-82
• 5.3.3 高溫效應對升阻比的影響82-83
• 5.3.4 高溫效應對舵效的影響83-87
• 5.3.5 高溫效應對壓心位置的影響87
• 5.4 本章小結87-90
• 第六章 總結與展望90-94
• 6.1 全文總結90-92
• 6.2 展望92-94
• 參考文獻94-99
• 附錄1 物理化學模型參數(shù)表99-101
• 致謝101-102
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文102

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張翔;復雜外形飛行器高溫效應研究[D];上海交通大學;2015年

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本文編號：925627