● 摘要
吸气式高超声速飞行器是21世纪世界航空航天事业发展的一个主要方向,其中的气动力/热特性是高超声速飞行器设计的关键问题之一。
通过对气动标模的研究,选取适合热流计算的参数。发现Roe格式具有的高间断分辨率,相比于Van Leer格式和Ausm+格式,更适合热流的计算。而通过网格收敛性研究,探索了适合于热流计算的网格特性,在Ren不大于10时,可以保证热流的计算精度。为了尽可能降低网格的数量,在相邻网格间过渡小于1.2时其计算结果不会出现非物理的振荡。通过进气道标模选取适合内外流耦合计算的湍流模型,并且与实验数据相比较,SST模型与其他模型相比具有很高的计算精度。
针对类X-51飞行器,在保证网格的前提下采用所选取的参数系统的研究了其纵向气动性能。从流场机理出发,详细的分析了飞行器升力系数、阻力系数、压心位置以及进气道工作状态等变化趋势。根据流动结构分析全机的气动热环境,特别是前缘驻点、上下表面中心线、进气道唇口以及控制舵等关键部位的壁面热流分布趋势。
通过论文所验证的参数,计算出的气动特性和热环境可为高超声速飞行器的气动设计提供参考,具有一定的工程使用价值。
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