臨近空間高超聲速飛行器繞流紅外輻射特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文臨近空間高超聲速飛行器繞流紅外輻射特性數(shù)值模擬研究姓名：張勝濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：飛行器設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：劉洪20090201摘要第II頁(yè)分組成：流場(chǎng)數(shù)值模擬、輻射強(qiáng)度場(chǎng)數(shù)值模擬和空氣輻射物性計(jì)算。在流場(chǎng)數(shù)值模擬部分，為了能夠獲得較為準(zhǔn)確的氣動(dòng)熱數(shù)據(jù)，采用了Jameson中心格式求解基于完全氣體模型的NavierStokes方程組的方法；采用的湍流模型為BaldwinLomax模型。在輻射強(qiáng)度場(chǎng)數(shù)值模擬部分，借鑒

2、封閉腔內(nèi)介質(zhì)輻射換熱數(shù)值計(jì)算的思想，通過(guò)引入“假想界面”建立了封閉輻射換熱系統(tǒng)計(jì)算模型；采用有限體積法（FVM）求解熱輻射傳輸方程。在空氣輻射物性計(jì)算部分，采用逐線計(jì)算法（LinebyLine）來(lái)計(jì)算氣體的輻射吸收系數(shù)，所需的氣體譜線參數(shù)由美國(guó)HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。高超聲速飛行器設(shè)計(jì)一般采用乘波體構(gòu)型。本文對(duì)乘波體構(gòu)型的基本構(gòu)造原理和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，重點(diǎn)介紹了源于楔形流場(chǎng)和正圓錐流場(chǎng)的乘波體構(gòu)型的設(shè)計(jì)方法，并且根據(jù)高超聲速錐型流的

3、近似解析解建立了錐導(dǎo)乘波體模型。在確立數(shù)值模擬方法的基礎(chǔ)上，編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)、空氣輻射物性和輻射強(qiáng)度場(chǎng)的一體化數(shù)值模擬計(jì)算。通過(guò)實(shí)例校驗(yàn)計(jì)算表明，建立的方法和程序具有一定的可靠性。最后，以建立的錐導(dǎo)乘波體構(gòu)型作為合理的飛行器物理模型，計(jì)算了其3~5m?波段內(nèi)的紅外輻射特性，計(jì)算結(jié)果能夠反映出其紅外輻射特性空間分布規(guī)律，表明本文中建立的數(shù)值模擬方法及相應(yīng)的計(jì)算程序具有一定的可信度。本文的工作為后續(xù)進(jìn)一步深化研究臨近空間高