尖化前缘局部稀薄气体效应对气动热影响研究

为了研究尖化前缘局部稀薄气体效应对气动热环境的影响,对飞行器尖化前缘外形进行测热试验,获得了3种小尺寸前缘半径尖化前缘中心线热流分布规律,同时采用高空稀薄过渡区的气动热环境计算方法开展局部稀薄气体效应的研究。研究结果表明,当飞行器高度增大或局部尺寸减小时会出现稀薄气体效应,需要采用桥函数进行稀薄过渡区的热环境预测,以便更加准确地评估稀薄气体效应对气动热环境的影响。     

钝化对高超声速乘波体飞行器升阻比的影响

飞行器在高超声速飞行时,来流会对其前缘产生严重的烧蚀,因此需要对前缘进行钝化处理。而钝化会引起飞行器周围流场的变化,影响飞行器的性能。通过运用数值计算的方法,验证了加大钝化半径可以降低前缘的热流密度,研究了钝化对高超声速乘波体飞行器升阻比的影响,比较了不同钝化半径情况下飞行器的升阻比变化。研究表明钝化导致飞行器的升阻比下降且随着钝化半径增大升阻比降幅增大。     

高超声速飞行器气动热网格依赖性研究

采用计算流体力学方法,针对高超声速飞行器气动热数值模拟问题,研究了高超声速来流下气动热环境计算的网格依赖性。以二维圆柱为例,分析了网格雷诺数对热流计算的影响,获得了网格雷诺数及网格局部加密对热流精度的影响规律。研究结果表明,网格雷诺数小于8即可获得收敛的热流结果,激波位置处网格加密可有效改善热流预测精度。通过对X-33再入飞行器的气动热环境模拟检验了研究结论在三维模型中的适用性。     

高超声速突起物气动热环境预测方法研究

利用地面风洞测热试验、数值仿真方法和工程计算三种方法,基于突起物局部和大面积无干扰区的热流密度的比值系数(干扰因子),进行了全飞行弹道的电缆罩等局部细小复杂外形的突起物气动热环境预测。该方法能有效克服地面测热实验状态不真实、局部细小结构不能布置测点、数值仿真对网格和湍流模型依赖程度高、复杂突起物热环境无工程算法等问题。     

不同后掠形式栅格翼气动特性的研究

栅格翼是一种较之传统翼具有诸多优点的新型的多面翼,但是栅格翼的主要缺点是阻力大。前期研究表明,栅格翼后掠能有效减小阻力。文中基于此对不同后掠形式的栅格翼进行了数值模拟。结果表明,在超声速阶段前缘后掠削尖模型能更有效的减小阻力;升力方面,在不同的马赫数范围,前缘后掠、前缘后掠削尖及整体后掠基础上的前缘后掠都有较好的升力特性;总体来讲,在文中前缘后掠削尖模型的升阻比最大,表现出最好的气动特性。     

后掠式栅格翼减阻机理及气动性能分析

以CFD为主要手段,开展了后掠式栅格翼减阻机理及气动性能分析研究。首先介绍了本文采用的数值模拟方法及网格技术,通过与风洞试验和文献值的对比,验证了栅格翼数值模拟方法的可靠性。在此基础上,开展了单栅格翼后掠减阻数值模拟研究,分析了栅格翼格片后掠减阻的机理,对比研究了格片后掠和前掠的减阻效果,获得了格片不同后掠角对栅格阻力的影响量,研究结果表明:栅格翼后掠、前掠均会使得栅格翼阻力明显减小,升阻比明显升高;随着格片后掠角的增大,栅格前缘激波角变小,激波强度逐渐减弱,波阻降低。最后,将"后掠减阻"概念应用到真实栅格翼构型中,通过整体后掠设计,实现了栅格翼跨声速阶段5%~7%的减阻效果。     

高速飞行器空气舵前缘三维烧蚀/温度耦合分析研究

为了准确预测空气舵前缘三维烧蚀/温度场,针对通用有限元软件采用自编热流加载和烧蚀移动边界用户子程序方法,仿真分析了空气舵前缘局部模型的三维烧蚀/温度场,给出了空气舵前缘烧蚀外形、烧蚀量和三维温度分布,并与试验结果进行了对比,结果表明:理论计算的烧蚀量和表面温度与实测值的偏差均小于10％,证明方法正确可行.     

基于数据库的三维复杂外形飞行器表面热流快速计算方法

高超声速复杂外形飞行器气动热环境预计是飞行器设计中的难点问题。发展一种基于数据库、使用数值与工程结合的表面热流快速计算方法,以X-33类飞行器为例,给出气动热数据库的构建方法及基于数据库的快速算法。通过算例比较,验证了方法的计算精度。该方法有效弥补了三维复杂外形飞行器气动热环境数值计算耗时长、工程算法计算精度不足的问题,能够满足高超声速飞行器再入时气动热环境实时预测和新型飞行器开发设计阶段优化设计的需求。     

疏导式热防护结构试验及数值分析

以飞行器舵/翼前缘典型工况为背景,研制尖楔外形疏导式热防护试验模型,开展了原理验证试验及有限元数值计算,研究布置脉动热管的疏导式热防护结构的传热性能.疏导式热防护结构内部设置充装碱金属工质的脉动热管,完成580kW/m2和1000kW/m2两种热载荷条件的石英灯辐射加热试验,脉动热管在550～600°C温度范围内正常启...     

前掠角对前掠翼布局气动性能的影响

为研究前掠角对前掠翼布局气动性能的影响,文中采用NS方程和标准kε模型数值模拟方法,对不同前掠角前掠翼布局的纵向气动性能进行了比较,分析了其流动特性,并总结了前掠角对前掠翼布局气动性能的影响.结果表明:小迎角(α＜16°)时,前掠角较小的模型气动效率较高,升力系数和升阻比也较大;大迎角(α＞16°)时,随着前掠角的增大,前缘涡和侧缘涡增强,对翼面流动产生有利控制,因而前掠角大的模型升力系数较大.