高速飞行器回转对称整流罩构型对外流场特性影响研究

论文摘要

整流罩位于高速飞行器的最前端,其构型对飞行器的空气阻力和外流场特性都有较大的影响,其中空气阻力决定了飞行器的飞行距离,而外流场特性会影响飞行器的探测识别能力。飞行器在大气中高速运动时,流场与飞行器之间相对速度较高,位于整流罩前端的空气被剧烈压缩,出现明显的激波层。附近区域的空气密度和折射率升高并呈现明显的非均匀的分布,整流罩外表面压强增大、热流密度升高,这些气动效应共同作用,使通过该区域流场的光线会产生不均匀的相位延迟,导致飞行器在探测时出现偏差,影响飞行器对目标的识别和跟踪能力。本文基于有限元方法建立了整流罩外流场的计算模型,对长径比0.5到2（步长0.1）的二次曲面、冯卡门曲面和正弦曲面等面形的整流罩外流场特性进行了仿真分析,得到了各种构型整流罩外流场的密度场分布、整流罩外表面压强场分布和热流密度分布特性,分析了外流场特性随整流罩长径比和曲面面形的变化规律,研究了整流罩的长径比、基圆半径和底部斜率对飞行器空气阻力系数的影响。根据Gladstone-Dale公式和外流场的密度场数据计算了外流场的折射率场,基于四阶龙格库塔法建立了梯度折射率介质的光传输计算模型,仿真计算了长径比为1.5的二次曲面、冯卡门曲面和正弦曲面整流罩外流场的光传输性能,分析了整流罩外流场光传输性能与整流罩面形的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国内外回转对称整流罩构型设计研究现状
•     1.2.2 国内外高速飞行器外流场特性研究现状
•     1.2.3 研究现状分析
•   1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 飞行器整流罩构型参数及外流场特性计算模型
•   2.1 回转对称整流罩构型参数计算模型
•   2.2 高速飞行器外流场有限元计算模型
•     2.2.1 Navier-Stokes方程
•     2.2.2 湍流控制方程
•     2.2.3 外流场边界条件约束方程
•   2.3 高速飞行器外流场光传输计算模型
•     2.3.1 高速飞行器外流场折射率场计算模型
•     2.3.2 高速飞行器外流场光传输计算模型
•   2.4 本章小结
• 第3章 回转对称整流罩外流场特性仿真分析
•   3.1 高速飞行器整流罩外流场有限元模型建立
•     3.1.1 外流场网格划分
•     3.1.2 确立求解条件
•   3.2 高速飞行器回转对称整流罩外流场特性仿真分析
•     3.2.1 回转对称流罩外流场密度场特性仿真分析
•     3.2.2 回转对称整流罩外表面压强特性仿真分析
•     3.2.3 回转对称整流罩外表面热流密度特性仿真分析
•   3.3 回转对称整流罩外流场光传输性能分析
•     3.3.1 回转对称整流罩外流场光传输仿真流程
•     3.3.2 回转对称整流罩外流场光传输仿真计算
•   3.4 本章小结
• 第4章 回转对称整流罩构型对外流场特性影响研究
•   4.1 回转对称整流罩构型对外流场特性影响研究
•     4.1.1 整流罩面形对外流场密度场特性影响研究
•     4.1.2 整流罩面形对外表面压强特性影响研究
•     4.1.3 整流罩面形对外表面热流密度特性影响研究
•   4.2 回转对称整流罩构型参数对空气阻力系数影响研究
•     4.2.1 整流罩长径比对空气阻力系数影响研究
•     4.2.2 整流罩基圆半径对空气阻力系数影响研究
•     4.2.3 整流罩底部斜率对空气阻力系数影响研究
•   4.3 整流罩面形对外流场光传输性能影响分析
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 史小田

导师: 张爱红

关键词: 回转对称,整流罩构型,外流场,阻力系数,光传输性能

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: V211

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002270

总页数: 73

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