高超聲速能量沉積減阻與氣動熱數(shù)值模擬研究.pdf

1、能量沉積減阻方法是在飛行器上游流場中添加能量，使來流在飛行器前方提前分流，形成低壓區(qū)域，進而改變流場結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)減阻的目的。能量沉積減阻技術(shù)具有可控、穩(wěn)定、不改變飛行器氣動外形及減阻效果好等優(yōu)點，被認為是一種非常有前景的減阻方式，受到越來越多的關(guān)注。熱源強度、位置以及飛行攻角是影響能量沉積減阻效果的重要因素，研究這些因素對于獲得較高的減阻率、能源效率以及飛行器熱防護具有重要意義。
　　本文采用標準 k-ε湍流模型，通過求解 Navi

2、er-Stokes方程對高超聲速飛行器繞流流場進行了數(shù)值模。通過在飛行器模型前方模擬高溫熱源形成加熱區(qū)域，實現(xiàn)能量注入，在此基礎(chǔ)上對在6.5馬赫來流下的半球體模型和升力體模型的飛行過程進行了數(shù)值模擬，分析了能量沉積減阻的原理，考察了熱源強度、熱源位置以及飛行攻角等因素對升力飛行器氣動阻力的影響。
　　研究表明：能量沉積方法通過破壞弓形激波結(jié)構(gòu)能夠顯著減小激波阻力，但是對于迎風面過大造成頭部激波阻力占比過小的情況，該方法的減阻效果并

3、不理想；隨著熱源強度增大，熱源激波與飛行器初始激波的耦合增強，減阻率增大但增幅減小，當熱源強度增大到一定值后，減阻率基本不再增加；熱源注入流場的能量被飛行器附近流場吸收，提高了飛行器近壁溫度；熱源距飛行器前端駐點的距離對減阻有顯著影響，存在最優(yōu)距離；飛行攻角變化時會改變迎風面積以及弓形激波流場與加熱區(qū)域流場相互作用的位置，從而影響減阻效果，減阻率隨著飛行攻角增大而減小，當攻角增大到一定值時，能量沉積方法會失去減阻作用。
　　本文研