钝体外形气动加热与结构传热一体化数值模拟

论文摘要

为了提高气动加热与热防护结构传热多物理场数值模拟的稳态计算效率与计算精度,发展了一种基于有限体积法的气动加热与结构传热一体化数值计算方法。该方法将高速流场与结构温度场统一到同一物理场,基于统一的控制方程组,采用基于LU-SGS隐式时间迭代和自适应时间步长的有限体积方法进行求解,避开了传统气动加热与结构传热耦合求解方法在时间域内的所需繁琐数据交替迭代策略。对二维/三维钝体进行一体化数值计算分析,计算结果表明:二维钝体非稳态下,得到2s时圆管驻点温度最高达到390.2K,驻点热流密度和结构温度与参考文献和实验值吻合较好,证明了方法的可靠性和可行性。同时分析了三维钝体应用算例的流-固-热稳态计算特征,计算得到稳态时钝头体结构外壁表面最高温度达到535.6K,表明一体化计算方法可用于长航时飞行条件下的气动加热-结构传热多物理场耦合计算分析,为高速飞行器热防护结构设计与选材提供一定的理论与技术支持。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李佳伟,王江峰,杨天鹏,李龙飞,王钰涵

关键词: 气动加热,结构传热,一体化方法,长航时,数值模拟

来源: 推进技术 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学航空宇航学院

基金: 国家自然科学基金(90716031),江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX17_0235)

分类号: V211;V411

DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.170819

页码: 33-43

总页数: 11

文件大小: 1633K

下载量: 178

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