高超声速飞行器表面对流气动加热快速预测方法  

作　　者：赵吉松[1,2] 谷良贤[2] 马洪忠[1] 

机构地区：[1]北京机电工程研究所,北京100074 [2]西北工业大学航天学院,西安710072

出　　处：《中国科学：技术科学》2013年第11期1257-1271,共15页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：西北工业大学博士论文创新基金(批准号:CX200902)资助项目

摘　　要：构建了高超声速飞行器表面驻点及其下游区对流气动加热的一种快速预测方法.首先,采用工程方法计算飞行器表面无黏流场,针对工程方法的熵吞没效应,将质量流量平衡法与轴对称比拟法相结合对边界层外缘进行熵修正;其次,推导出采用线性方程拟合飞行器表面流场的拟合方程;在此基础上,发展出基于线性流场和线性物面方程的轴对称比拟法,大幅度降低了复杂度和计算量;对于驻点区域,引入隐式曲面拟合驻点主曲率半径并构造鲁棒的驻点区热流计算方法.采用球锥体和仿空天飞行器等多种外形验证了方法的有效性,计算结果表明:1)所述方法总耗时约1 s即可预测出气动加热,并且预测结果与CFD模拟或者试验测量数据比较一致;2)在飞行器表面流线扩展区域,进行熵修正可进一步提高预测精度,在流线不扩张区域,采用等熵或变熵无黏流场的预测结果差别微小.

关 键 词：气动热预测 线性流场 轴对称比拟法 三维驻点 熵吞没效应 

分 类 号：V211[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]