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高超声速气动加热数值模拟

专 业: 动力机械及工程
关键词: 高超声速 气动加热 化学反应流 N-S方程 TVD
分类号: V411.8
形 态: 共 57 页 约 37,335 个字 约 1.786 M内容
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内容摘要


该文研究是针对航天工业总公司的预研课题要求展开的,目的就是要研究发展能准确预测高超声速航天飞行器绕流流场和气动加热问题的完整的数值模拟方法,以及开发完整的设计计算软件,为飞行器设计提供准确的流场特性、热环境特性和选材设计的温度场特性。

在该文的气动加热流场数值模拟方法研究中,求解了完整的考虑粘性和可压缩性的N-S方程,为了模拟高温真实气体效应下的流动,考虑了高温空气的5组份和17个化学反应;为了精确地捕捉激波,数值求解格式采用高精度迎风格式TVD,并配合有限体积法,自动而清晰地捕获激波并避免出现解的振荡;为了准确模拟混合气体的粘性流动,采用了Wilke模型来计算粘性系数和导热系数;为了求得准确的气动热参数,考虑了固壁上的滑移和催化条件。

计算中采用了局部加密的结构化贴体网格,网格由求解椭圆方程来生成,在保证光顺的同时用Sorenson方法使其正交化,以最大程度的减少网格对计算结果造成的影响。

为校验该文发展的高超声速流动流场与气动加热计算方法,研究中对多个高度与马赫数的飞行状态进行了计算,并与现有文献的计算和实验结果进行了对比分析,验证了该文高精度流场计算方法的正确性。

该文的计算方法及发展的程序能够满足上述设计计算的要求,也可以推广到更复杂外形的高超声速飞行器气动加热问题的计算,为高超声速飞行器热防护提供了一种新的研究手段,使我们改变了以往气动加热完全依靠实验和工程计算法的局面,从而可以大大减少研制周期和成本,提高设计质量,对国防建设的航空、航天多种实际飞行器型号设计具有重要的现实意义……

全文目录


文摘
英文文摘
符号表
第一章 绪 论
第二章 方 程
第三章 数值方法
第四章 网格生成
第五章 边界条件
第六章 结果与分析
第七章 结束语
参考文献
附录

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中图分类: > V411.8 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 基础理论及试验 > 空气动力学

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