逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用 被引量：15

1

作者 邓帆 谢峰 +4 位作者 黄伟 张栋 焦子涵 尘军 柳森 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期485-495,共11页

高阻力和强烈的气动加热是高超声速飞行器气动设计研究中遇到的两个主要问题。作为一种主动流动控制技术,逆向喷流因其在减阻防热方面的良好效果日益成为研究热点。本文围绕逆向喷流技术在不同外形飞行器上的应用,梳理了其技术发展情况... 高阻力和强烈的气动加热是高超声速飞行器气动设计研究中遇到的两个主要问题。作为一种主动流动控制技术,逆向喷流因其在减阻防热方面的良好效果日益成为研究热点。本文围绕逆向喷流技术在不同外形飞行器上的应用,梳理了其技术发展情况,包括逆向喷流的压比、质量流率以及冷却剂等关键参数的研究,逆向喷流可有效应用于高速再入体的防热,钝头体和升力体的减阻。对其自身表现出的典型物理现象,如流动模态转换、自激振荡的机理进行了详细分析,同时介绍了作者所在研究团队在逆向喷流技术应用于高超声速飞行器上所取得的研究成果,包括飞行器升阻比的提升效果以及滑翔状态下逆向喷流的周期性振荡特性,为此技术在未来的进一步工程化应用提供一定参考及借鉴。 展开更多

关键词 逆向喷流 高速飞行器 压比 质量流率 流动模态转换 减阻 防热

下载PDF 职称材料

超声速飞行器减阻杆/盘与双喷流组合构型减阻和防热性能

2

作者 许阳 陈宣亮 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期208-225,共18页

为降低超声速飞行器的气动力和热载荷,研究一种减阻杆/盘与双喷流组合构型,并采用数值方法分析了几何参数和喷流参数对流场特征以及减阻和防热性能的影响。结果表明:减阻杆长径比对构型的减阻效率影响较小,但对防热效率影响较大;增加减... 为降低超声速飞行器的气动力和热载荷,研究一种减阻杆/盘与双喷流组合构型,并采用数值方法分析了几何参数和喷流参数对流场特征以及减阻和防热性能的影响。结果表明:减阻杆长径比对构型的减阻效率影响较小,但对防热效率影响较大;增加减阻盘直径比,构型的减阻效率先增大后减小,防热效率先减小后增大,但当逆向喷流总压较高时,减阻盘直径比对减阻和防热效率的影响均较小;提高逆向喷流总压比,构型的减阻和防热效率一直处于较高水平,且其变化幅度均不明显;提高侧向喷流总压比,构型的减阻和防热效率均增大,减阻效率变化率增大,防热效率变化率减小;侧向喷流出口位置远离钝体头部,减阻效率增大,防热效率减小;适当选取减阻杆/盘与双喷流参数,可达到57.1%的减阻效率,同时防热效率达到100.4%。 展开更多

关键词 超声速流动 减阻盘 喷流 气动减阻 气动防热

原文传递

超声速飞行器减阻盘与逆向喷流组合构型减阻防热性能研究

3

作者 许阳 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2023年第1期77-85,共9页

为降低超声速飞行器气动力和热载荷,采用数值方法对应用减阻盘与逆向喷流组合构型的钝体飞行器的气动性能进行了研究。首先,对仿真计算模型和数值计算方法进行了简要介绍。然后,进行了网格无关性校验和数值方法校验。最后,开展了仿真验... 为降低超声速飞行器气动力和热载荷,采用数值方法对应用减阻盘与逆向喷流组合构型的钝体飞行器的气动性能进行了研究。首先,对仿真计算模型和数值计算方法进行了简要介绍。然后,进行了网格无关性校验和数值方法校验。最后,开展了仿真验证,分析了喷嘴直径比、减阻杆长径比、减阻盘直径比和逆向喷流总压比对减阻和防热性能的影响规律。研究结果表明:增加喷嘴直径比,减阻和防热效率均增大;增加减阻杆长径比,减阻和防热效率均先减小后增大;减阻盘直径比对减阻和防热性能影响不大;增加逆向喷流总压比可以显著改善防热性能,但会降低减阻效率。适当选取减阻盘与逆向喷流参数,最优构型可达到40.9%的减阻效率,同时防热效率达到72.2%。 展开更多

关键词 超声速流动 减阻盘 逆向喷流 减阻 防热

原文传递

舱室火灾下船体结构剩余强度分析 被引量：2

4

作者 李陈峰 张昆 +2 位作者 魏子阳 郭震 许维军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期610-617,共8页

为了准确评估火灾事故下船体结构的安全性,基于双区大涡火灾场景数值方法和结构热力耦合响应分析方法,建立了舱室火灾下船体剩余强度分析方法。以一型水面舰船为例,开展了机舱火灾场景模拟和火灾温度分析,以热通量为环境边界结合热传导... 为了准确评估火灾事故下船体结构的安全性,基于双区大涡火灾场景数值方法和结构热力耦合响应分析方法,建立了舱室火灾下船体剩余强度分析方法。以一型水面舰船为例,开展了机舱火灾场景模拟和火灾温度分析,以热通量为环境边界结合热传导分析获得了结构温度载荷,在此基础上预报了火灾事故下船体剩余承载能力。计算结果显示:通风条件对于火灾发展和温度分布有着显著影响,以热通量为环境边界结合热传导分析可以有效获得结构温度载荷,火灾高温导致过火区域钢材力学性能的折减和剖面应力的重新分布,从而造成船体承载能力的降低。研究成果对于船舶结构抗火设计和火灾下船体结构安全性评估具有重要意义。 展开更多

关键词 船舶与海洋工程 舱室火灾 火灾模拟 热通量 温度载荷 热力耦合分析 承载能力 强度折减 剩余强度

下载PDF 职称材料

高超声速单/多喷管逆向喷流降热特性研究 被引量：2

5

作者 黄喜元 李小艳 +2 位作者 杨勇 陈智 苗文博 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期45-49,共5页

作为一种主动热防护技术,逆向喷流因其可以显著地降低飞行器的气动加热环境,是未来主动热防护系统的一种有效的选择。本文重点开展逆向喷流降热技术的研究,围绕单喷管和多喷管逆向喷流降热技术,针对高超声速飞行器头部研究了两种逆向喷... 作为一种主动热防护技术,逆向喷流因其可以显著地降低飞行器的气动加热环境,是未来主动热防护系统的一种有效的选择。本文重点开展逆向喷流降热技术的研究,围绕单喷管和多喷管逆向喷流降热技术,针对高超声速飞行器头部研究了两种逆向喷流降热方案的降热特性,研究表明单喷管逆向喷流降热具有局限性,多喷管逆向喷流降热更具鲁棒性和工程适应性,具有更广阔的应用前景。 展开更多

关键词 逆向喷流 气动加热 降热 高超声速飞行器

下载PDF 职称材料

高速飞行器防热减阻新概念构型的气动性能 被引量：1

6

作者 张帅 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2292-2305,共14页

提出了一种高速飞行条件下兼具防热减阻的凹腔槽道气动构型,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm的凹腔槽道构型,以及槽道入口高度固定为30 mm,出口高度分别为35、40、45、50 mm的扩张型凹腔槽道构型。采用求解Navi... 提出了一种高速飞行条件下兼具防热减阻的凹腔槽道气动构型,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm的凹腔槽道构型,以及槽道入口高度固定为30 mm,出口高度分别为35、40、45、50 mm的扩张型凹腔槽道构型。采用求解Navier-Stokes(N-S)方程方法进行计算,获得了不同算例的鼻锥外壁面热流密度分布以及构型阻力系数的变化情况,分析了凹腔槽道构型参数对气动热与气动力性能的影响。数值结果表明凹腔槽道构型能够达到预期的防热减阻效果。较优构型(槽道进出口高度比为30/50)的防热率与减阻率分别达到40.1%和16.8%。槽道高度越高,减阻效果越好,但防热效率降低。相较于平直型凹腔槽道,扩张型凹腔槽道构型能够在保证防热率不变的情况下显著提升减阻性能。 展开更多

关键词 高速 防热 减阻 凹腔槽道构型 NAVIER-STOKES方程

原文传递

竖直圆管内脉动流量下临界热流密度预测

7

作者 赵大卫 苏光辉 秋穗正 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期36-39,共4页

以预测脉动流动下临界热流密度下降阈值的温度反馈模型为基础,用实验数据对理论预测结果进行修正,并根据修正后的临界热流密度下降阈值拟合了一个流量脉动条件下竖直小管径圆管内临界热流密度的半理论半经验预测公式。该公式预测值与低... 以预测脉动流动下临界热流密度下降阈值的温度反馈模型为基础,用实验数据对理论预测结果进行修正,并根据修正后的临界热流密度下降阈值拟合了一个流量脉动条件下竖直小管径圆管内临界热流密度的半理论半经验预测公式。该公式预测值与低压低质量流速下Umekawa和Ozawa的脉动流动临界热流密度实验结果相比较,平均相对误差为11.15%,低于Kim关系式21.04%的预测误差。 展开更多

关键词 脉动流量 临界热流密度 临界热流密度下降阈值 温度反馈模型

下载PDF 职称材料

高超声速飞行器减阻杆-双盘-槽道组合构型减阻防热特性研究

8

作者 郭建 方蜀州 王子玉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期84-94,共11页

针对高超声速飞行器减阻防热问题,提出了一种减阻杆头部开槽进气、中部侧向排气的减阻杆-双盘-槽道组合构型。在飞行高度30 km、来流马赫数6条件下,基于SST k-ω湍流模型,采用有限体积法求解了二维轴对称雷诺平均N-S方程,对组合构型的... 针对高超声速飞行器减阻防热问题,提出了一种减阻杆头部开槽进气、中部侧向排气的减阻杆-双盘-槽道组合构型。在飞行高度30 km、来流马赫数6条件下,基于SST k-ω湍流模型,采用有限体积法求解了二维轴对称雷诺平均N-S方程,对组合构型的流场进行了数值模拟,并分析了其减阻防热特性。相比减阻杆-单盘构型,减阻杆-双盘构型减阻防热效果更好,而减阻杆-双盘-槽道构型可以进一步提高减阻防热效果。进行了组合构型的影响因素分析,数值仿真结果表明,在研究参数范围内,侧向排气孔靠近两个气动盘中间位置、第二个气动盘直径较大的构型减阻防热总体效果较好。相比减阻杆-单盘构型,较优构型的总阻力系数降低了24.70%,钝体壁面斯坦顿数峰值降低了53.63%。 展开更多

关键词 高超声速 减阻防热 减阻杆-双盘 槽道 数值模拟

下载PDF 职称材料

高压涡轮导叶吸力面异型孔的对比研究

9

作者 江艳 李海旺 +1 位作者 陶智 周志宇 《风机技术》 2024年第3期8-16,共9页

本文研究了高压涡轮导叶吸力面4种类型气膜孔在4组吹风比下的流动和换热特征,采用了数值模拟的方法获得了吸力面研究区域中4种气膜孔的绝热气膜冷却效率η、换热系数比hr/h0和净热通量减少量(NHFR),且分别进行对比分析。结果显示,簸箕... 本文研究了高压涡轮导叶吸力面4种类型气膜孔在4组吹风比下的流动和换热特征,采用了数值模拟的方法获得了吸力面研究区域中4种气膜孔的绝热气膜冷却效率η、换热系数比hr/h0和净热通量减少量(NHFR),且分别进行对比分析。结果显示,簸箕孔因同时具有展向扩张角(β)增大冷气展向覆盖面积和流向扩张角(δ)提高射流贴壁性的优势,呈现出最大的绝热气膜冷却效率η和净热通量减少量(NHFR),但同时其增强了换热,使簸箕孔比其它3种气膜孔拥有最大的净热通量减少量(NHFR)的优势相较于其拥有最大的气膜冷效η的优势有所降低。而水滴孔相较于圆柱孔的优势不明显,故展向扩张角对气膜孔流动和换热特征的影响比流向扩张角大。 展开更多

关键词 气膜冷却效率 换热系数 净热通量减少量(NHFR) 异型孔 吸力面 涡轮导叶

下载PDF 职称材料

高压高热流光学窗口气膜冷却设计与试验研究

10

作者 姜一通 陈政伟 +2 位作者 那伟 张赋 刘峻瑜 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期101-106,共6页

光学窗口应用面临的环境愈发严苛,特别是极端严酷的气动加热条件将使局部表面温度快速升高,这不但会导致窗口发生碎裂,而且容易引发光学成像装置的饱和/干扰问题,为此通常采用气膜冷却的方式来隔离外流对窗口的直接对流加热。针对高压... 光学窗口应用面临的环境愈发严苛,特别是极端严酷的气动加热条件将使局部表面温度快速升高,这不但会导致窗口发生碎裂,而且容易引发光学成像装置的饱和/干扰问题,为此通常采用气膜冷却的方式来隔离外流对窗口的直接对流加热。针对高压高热流条件下的光学窗口,设计用于极端压力和热流条件下的切向冷却气膜生成结构及装置,并通过地面试验设计、数值模拟及工程计算,对极端力热环境中影响窗口气膜冷却效能的主要因素开展研究。初步研究结果表明,所提的气膜冷却设计能够可靠降低极端环境下光学窗口表面的气动加热,可满足光学观察环境愈发恶劣的发展要求。 展开更多

关键词 光学窗口 高压高热流 气膜冷却 主动降热 设计与试验

下载PDF 职称材料

气体引射效应对壁面热流和摩擦阻力的影响 被引量：1

11

作者 樊宇翔 赵瑞 +2 位作者 左政玄 杨光 李宇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第21期365-376,共12页

烧蚀热防护材料在高热负荷下会发生热解,产生的热解气体进入到边界层中会起到降热减阻效应。首先建立壁面质量引射边界条件,验证了该边界的准确性,并针对高超声速钝楔模型,研究了不同攻角、不同引射气体对壁面热流和摩擦阻力的影响机理... 烧蚀热防护材料在高热负荷下会发生热解,产生的热解气体进入到边界层中会起到降热减阻效应。首先建立壁面质量引射边界条件,验证了该边界的准确性,并针对高超声速钝楔模型,研究了不同攻角、不同引射气体对壁面热流和摩擦阻力的影响机理和规律。计算结果表明,由于壁面质量引射的存在,迎风面激波脱体距离增加,高温区域远离壁面,壁面热流和摩擦阻力均降低。同时相比于空气引射,同等质量流率下热解气体引射导致的激波脱体距离更远,壁面附近的温度梯度、黏性系数和切向速度梯度也减小更多,因此降热减阻效果也更为显著,并且随着攻角的减小,迎风面质量引射的降热减阻效率有所增大。此外,引射质量流率的增加提高了降热减阻效率,空气引射的质量流率为热解气体的2倍时,两者的降热减阻效率才近乎相等。 展开更多

关键词 热解气体 壁面质量引射 降热减阻 高超声速 计算流体力学

原文传递

高速飞行器减阻杆槽道组合构型减阻防热特性研究

12

作者 张帅 郭建 戴梧叶 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3063-3072,共10页

针对高速飞行器减阻防热问题,提出了一种减阻杆头部开槽进气、中部侧向排气的减阻杆槽道组合构型。基于SST k-ω湍流模型,采用有限体积法求解了二维轴对称雷诺平均Navier-Stokes方程,对组合构型的流场进行了数值模拟,并分析了减阻防热... 针对高速飞行器减阻防热问题,提出了一种减阻杆头部开槽进气、中部侧向排气的减阻杆槽道组合构型。基于SST k-ω湍流模型,采用有限体积法求解了二维轴对称雷诺平均Navier-Stokes方程,对组合构型的流场进行了数值模拟,并分析了减阻防热特性以及其影响因素。数值结果表明:相较于单一减阻杆,引入槽道后,侧向排气将分离激波推离减阻杆,飞行器主体再附激波强度明显减弱,组合构型减阻防热特性显著提高;槽道收敛半角越大,侧向排气孔位置越靠近减阻杆中部,构型减阻防热效果越好;随着飞行动压的增加,构型减阻防热性能不断提高。在研究范围内,收敛半角为60°,侧向排气孔位于减阻杆中部的组合构型减阻防热总体效果最好,并且在动压在30.15 kPa时达到最佳,相比单一减阻杆,飞行器主体壁面热流峰值降低33.84%,总阻力降低14.44%。 展开更多

关键词 高速飞行 气动减阻 气动防热 减阻杆 槽道

原文传递

高速条件下吸力面复合角孔气膜冷却特性

13

作者 王晓增 阚瑞 +1 位作者 任明 刘存良 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期269-278,共10页

为探究高速条件下涡轮叶片吸力面上复合角孔的气膜冷却特性,在高速风洞中实验测量了吸力面复合角孔的气膜冷却效率与传热系数比,并通过净热通量减少(NHFR)衡量了复合角孔对吸力面的气膜冷却净收益。分析了雷诺数、吹风比以及湍流度对气... 为探究高速条件下涡轮叶片吸力面上复合角孔的气膜冷却特性,在高速风洞中实验测量了吸力面复合角孔的气膜冷却效率与传热系数比,并通过净热通量减少(NHFR)衡量了复合角孔对吸力面的气膜冷却净收益。分析了雷诺数、吹风比以及湍流度对气膜冷却效率、传热系数比及净热通量减少的影响规律,结果表明:低雷诺数下气膜冷却效率受雷诺数影响较大,但当雷诺数增大至6.4×10^(5)以上时,气膜冷却效率几乎不再变化;随湍流度的增大,气膜冷却效率整体降低,低吹风比下气膜冷效对雷诺数、湍流度较为敏感。传热系数比随气膜吹风比增加而增大,但在湍流度较大时,气膜冷却对传热系数的影响降低。湍流度的增大使NHFR有所升高。研究表明对高的湍流度工况,吹风比为0.8时复合角孔呈现最佳的气膜冷却性能。 展开更多

关键词 高速风洞 复合角孔 气膜冷却效率 传热系数比 净热通量减少(NHFR)

原文传递

带逆向喷流激波针非设计点减阻防热性能研究 被引量：3

14

作者 何天琦 罗世彬 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第6期46-50,共5页

为了研究带逆向喷流激波针在非设计点状态下对钝头体的减阻防热性能,采用有限体积法求解三维Navier-Stokes方程,并选用SST k-ω湍流模型,分别对不同迎角和马赫数下带逆向喷流激波针钝头体的流场进行了数值模拟。仿真结果表明:在0°~... 为了研究带逆向喷流激波针在非设计点状态下对钝头体的减阻防热性能,采用有限体积法求解三维Navier-Stokes方程,并选用SST k-ω湍流模型,分别对不同迎角和马赫数下带逆向喷流激波针钝头体的流场进行了数值模拟。仿真结果表明:在0°~6°迎角范围以及不同马赫数下,带逆向喷流激波针均能起到较好的减阻效果,改善了驻点区域热环境,但随着迎角的增大,逆向喷流激波针对钝头体肩部区域的防热能力减弱。 展开更多

关键词 高超声速 逆向喷流 激波针 减阻防热 数值模拟

原文传递

高速稀薄流域防热减阻概念构型气动性能 被引量：1

15

作者 张帅 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期124-141,共18页

为探究高速稀薄流流域凹腔槽道的气动特性,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm以及基准高度为20 mm的唇口钝化半径为2~20 mm的凹腔槽道构型,获得了不同算例的气动热系数和气动力... 为探究高速稀薄流流域凹腔槽道的气动特性,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法,建立了凹腔深宽比为1,槽道高度分别为0、10、20、30、40 mm以及基准高度为20 mm的唇口钝化半径为2~20 mm的凹腔槽道构型,获得了不同算例的气动热系数和气动力系数的变化情况,分析了不同槽道高度以及不同唇口钝化半径的凹腔槽道构型对气动热与气动力性能的影响。数值结果表明:稀薄流流域中凹腔槽道构型能够达到预期的防热减阻效果,较优构型(槽道高度为20 mm)的防热率与减阻率分别达到6.99%和4.44%;槽道高度越高,减阻效果越好,但防热效率降低甚至出现防热反作用;凹腔腔体内部气体由稀薄流转化为连续流,凹腔内气体压力不断振荡;唇口钝化处理可以在保证阻力系数增加不大的情况下显著降低峰值传热。 展开更多

关键词 高速稀薄流 凹腔槽道构型 直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法 气动防热 气动减阻

原文传递