高空气球内部温度场及压力场特性数值研究

高空气球是一种无动力浮空器,是目前能在平流层工作的极少数飞行器之一,其气密性指标直接决定了在轨驻留时间。压力变化法是最常用的高空气球气密性检测方法,需充分考虑球体内部温度场带来的压力变化。本文基于球体内部流动特性和传热规律,建立温度场的基本数学模型,通过非线性拟合得到温度边界条件,采用有限体积法进行了数值研究,得到球体内部的温度场特性;基于温度和压力的耦合关系,采用微元分析法,间接得到压力场特性。最后,将仿真结果与试验结果进行了对比,结果表明:温度相对误差不超过1.6%,压力相对误差不超过0.54%,验证了仿真方案的准确性和正确性。