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飞行器气动热与结构传热双向耦合研究

论文摘要

高超声速飞行器热防护结构的设计优化取决于对于飞行器气动热环境与结构内部温度场的准确预示,两者之间的耦合作用对此有着显著的影响。本文针对典型圆管绕流问题开展高超声速非定常流动与热防护结构传热耦合的数值计算。流场部分求解基于量热完全气体的三维粘性可压缩流动Navier-Stokes方程,固体部分求解瞬态热传导及结构响应方程获得结构温度场、热应力及应变。耦合计算采用分区迭代方法,在流-固交界面上进行壁面热流与温度的数据传递,实现了流体与结构的耦合计算。以典型圆管前缘风洞数据对上述多场耦合分析方法进行了验证,结果表明激波位置与壁面热流的计算结果与风洞试验结果一致。基于该方法对典型翼面结构在不同来流马赫数条件下的结构力热响应的模态特征。该方法能够对高超声速飞行器的气动力热载荷与结构传热的规律进行预示,从而为飞行器热防护结构的设计优化提供设计依据。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 计算模型
  •   1.1 流场控制方程
  •   1.2 数值模型
  •   1.3 求解器设置
  •   1.4 多物理场耦合策略
  • 2 分析与讨论
  •   2.1 外掠圆管算例
  •   2.2 典型翼面算例
  • 3 结束语

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 贾洲侠,吴振强,吴建国,刘振皓,任方,侯传涛

    关键词: 高超声速,双向耦合,气动热,传热,热防护结构

    来源: 强度与环境 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室

    基金: 国家自然科学基金(11502023,11502024,11402028)

    分类号: V414;V214

    DOI: 10.19447/j.cnki.11-1773/v.2019.06.003

    页码: 16-23

    总页数: 8

    文件大小: 936K

    下载量: 143

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/b79803d89a677cc0d1c7e134.html