【摘要】：本文對復(fù)雜外形高速彈箭的氣動熱計算技術(shù)進(jìn)行了研究,采用邊界層外無粘流數(shù)值計算與邊界層內(nèi)工程算法相結(jié)合的方法,計算復(fù)雜外形高速彈箭表面熱流密度分布。計算結(jié)果可為復(fù)雜外形高速彈箭氣動熱方案選型和彈箭表面防熱設(shè)計提供技術(shù)支持。對于復(fù)雜外形彈箭氣動熱計算技術(shù),工程算法和數(shù)值計算方法各有優(yōu)勢。工程計算僅適用于求解簡單外形的氣動加熱情況,數(shù)值方法通過求解Navier-Stokes方程,能夠處理復(fù)雜外形的氣動加熱問題,但是計算效率低。本文研究耦合計算方法將數(shù)值方法和工程方法的優(yōu)點結(jié)合起來,適用于復(fù)雜外形彈箭氣動熱的計算,并且計算效率高、計算結(jié)果精確。首先,我們生成了復(fù)雜外形彈箭外流場的高精度結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,采用二階AUSM格式的有限體積方法對Euler控制方程進(jìn)行空間離散,采用龍格-庫塔格式進(jìn)行時間離散,通過數(shù)值計算求解邊界層外緣氣流參數(shù)。然后編寫接口程序,將邊界層外緣計算結(jié)果作為輸入?yún)?shù)代入氣動熱工程計算方法中,利用計算所得的邊界層外緣參數(shù)尋找駐點位置,將彈箭外形的計算區(qū)域分為駐點區(qū)域和非駐點區(qū)域兩個部分。駐點區(qū)域采用Fay-Riddell駐點熱流密度公式,非駐點區(qū)域根據(jù)局部相似性原理,采用參考焓修正下的層流平板熱流密度公式求解熱流密度分布。為了驗證無粘流數(shù)值計算與工程算法相結(jié)合的方法在高速氣動熱計算方面的有效性,以及本文程序的可靠性,本文對鈍錐和鈍雙錐兩個簡單外形進(jìn)行計算研究,通過與實驗數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn),本文的計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好，證明了本文所采用的方法在保證計算效率的前提下,具有良好的計算精度。最后,本文針對高速火箭彈外形進(jìn)了計算研究,得到了火箭彈表面的熱流密度分布,通過對計算結(jié)果的分析表明,本文采用的無粘流數(shù)值計算與工程算法相結(jié)合的氣動熱計算方法適用于復(fù)雜外形高速彈箭的氣動熱計算。
【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】：TJ760.2

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