先進(jìn)的高超聲速飛行器具有薄壁空腔結(jié)構(gòu),在飛行過程中受熱會(huì)產(chǎn)生空腔內(nèi)氣體流動(dòng)現(xiàn)象,從而影響流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)的溫度分布。采用數(shù)值方法準(zhǔn)確模擬高超聲速流場(chǎng)、結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)和空腔內(nèi)流動(dòng)對(duì)熱結(jié)構(gòu)分析是很有必要的。以研究空腔流動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)溫度分布影響為目的,發(fā)展了一種適用于多流動(dòng)區(qū)域流場(chǎng)/結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)耦合問題的同步計(jì)算方法,并以高超聲速帶空腔結(jié)構(gòu)物體為例,數(shù)值研究了其外部氣動(dòng)熱/結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)引起的空腔熱對(duì)流問題。以已發(fā)展的高超聲速外流場(chǎng)/結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)同步計(jì)算方法為基礎(chǔ),為了進(jìn)一步考慮空腔內(nèi)低速流場(chǎng),采用了預(yù)處理矩陣方法。在流場(chǎng)與結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的交界面兩側(cè)分別引入虛擬單元,從而高效地實(shí)現(xiàn)相鄰場(chǎng)之間物理信息交換。首先通過標(biāo)準(zhǔn)算例驗(yàn)證了方法在求解單獨(dú)氣動(dòng)熱/結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)問題以及空腔自然對(duì)流問題中的準(zhǔn)確性。進(jìn)而對(duì)封閉和帶有開孔的兩種高超聲速運(yùn)動(dòng)圓環(huán)分別進(jìn)行多流動(dòng)區(qū)域同步數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果表明,由于結(jié)構(gòu)溫度不均勻引起的空腔內(nèi)熱對(duì)流反之也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布產(chǎn)生輕微的影響。在空腔內(nèi)氣體流動(dòng)的影響下,封閉圓環(huán)的前緣溫度在35s內(nèi)最多下降0.8%左右。對(duì)于帶開孔空腔的圓環(huán),其孔壁周邊溫度在0.5s內(nèi)能夠超過外流前緣駐點(diǎn)溫度。 

【文章來源】：空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,37(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

同步計(jì)算方法計(jì)算得到的表面壓強(qiáng)分布與試驗(yàn)值對(duì)比

通過與文獻(xiàn)對(duì)比溫度在半高度位置沿水平方向分布（圖2）可知，引入預(yù)處理矩陣的可壓縮N-S方程得到的數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)符合很好。圖3、圖4給出了不同瑞利數(shù)溫度云圖與文獻(xiàn)[10]對(duì)比。圖3 Ra=1×103溫度云圖對(duì)比

Ra=1×103溫度云圖對(duì)比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高超聲速多體分離過程氣動(dòng)加熱計(jì)算技術(shù)[J]. 季衛(wèi)棟,王江峰,唐國(guó)慶.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
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本文編號(hào)：3409959