高超聲速彈頭氣動熱工程算法與數(shù)值傳熱.pdf

1、采用有限體積法，在非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上離散穩(wěn)態(tài)導熱方程，耦合迭代計算法向擴散項和切向擴散項，以滿足高精度離散格式的要求。運用可視化語言Fortran95模塊化完成了數(shù)值傳熱計算程序的編制，采用C++編寫網(wǎng)格文件的接口程序，并對來自與Tecplot和GAMBIT的網(wǎng)格文件重新進行讀取與編號，實現(xiàn)了網(wǎng)格前處理的兼容性。
　　 在標準大氣環(huán)境下，對球錐型彈頭在5～8馬赫高超聲速來流時，采用工程算法計算彈頭表面熱通量?；竟綖橘M-里德爾(F

2、ay-Riddell)平衡邊界層駐點熱流密度公式，李斯(Lees)層流熱流分布公式。在二維零攻角來流情況下，考慮了兩種流動狀況，一種是完全層流無轉(zhuǎn)捩；另一種為采用Batt邊界層轉(zhuǎn)捩準則來確定邊界層轉(zhuǎn)捩點。完全湍流區(qū)采用湍流熱流計算公式確定其熱流值，轉(zhuǎn)捩過渡區(qū)熱流由層流傳熱與湍流傳熱的加權(quán)平均值計算得到。
　　 在三維有攻角來流情形下，彈體周向熱流不再對稱，結(jié)合上面的基本公式與經(jīng)過適當修正的等價錐法，分析攻角對層流傳熱的影響。然后

3、，采用一種簡化的軸對稱比擬法計算相同攻角來流條件下的彈體熱流分布，并與等價錐法以及實驗值相互比較，并得到了令人滿意的一致性。
　　 最后，在驗證了自編氣動熱程序的正確性后，將上述工程算法得到的彈體表面熱流值，線性化后作為第三類邊界條件耦合到彈體熱分析程序中，對彈體的溫度場進行了數(shù)值模擬。
　　 計算結(jié)果表明，湍流邊界層傳熱會導致彈頭高溫區(qū)擴大，表面溫度上升；隨著攻角的增大，迎風面的熱流值會增大，而且溫度也會上升；而背風面