基于表面微結(jié)構(gòu)的高超聲速飛行器減阻降溫技術(shù)研究.pdf

1、隨著飛行器的迅速發(fā)展，氣動加熱成為高超聲速飛行器設(shè)計(jì)和研制的重點(diǎn)研究問題。當(dāng)飛行器以超聲速甚至高超聲速飛行時，由于空氣的粘性阻滯作用，壁面邊界層內(nèi)具有很大的速度梯度，導(dǎo)致各氣流層產(chǎn)生了強(qiáng)烈的摩擦，強(qiáng)烈的氣動摩擦使壁面附近的氣溫急劇升高，而高溫氣體又不斷向飛行器低溫壁面?zhèn)鳠幔M(jìn)而引起很強(qiáng)的氣動加熱，有很大的可能致使飛行器的結(jié)構(gòu)外形發(fā)生燒蝕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及剛度等發(fā)生改變，對高超聲速飛行器的正常飛行以及安全問題帶來極為嚴(yán)重的影響。
　　而

2、近年來微結(jié)構(gòu)減阻技術(shù)的研究取得巨大的進(jìn)步，本文對國內(nèi)外微結(jié)構(gòu)減阻技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，通過對湍流產(chǎn)生機(jī)理及近壁面湍流結(jié)構(gòu)模型的分析，從“第二渦群”和“突出高度”理論兩個方面分別闡述了微結(jié)構(gòu)減阻的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)大量的試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用證明了微結(jié)構(gòu)減阻的可行性。本文嘗試將微結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用在高超聲速飛行器的表面，通過仿真，來研究表面微結(jié)構(gòu)對高超聲速氣動熱的影響。
　　首先，通過二維的模擬仿真，發(fā)現(xiàn)直角三角形微結(jié)構(gòu)，以100m/s入口處速度

3、為例，可以將前壁面的平均速度降低到v=15.67m/s，后壁面的平均速度降低到v=24.49m/s，大大減小了壁面摩擦阻力。
　　然后，采用CFD分析軟件Fluent對某一型號的飛行器進(jìn)行了整體氣動熱的分析，并對比不同飛行馬赫數(shù)以及飛行環(huán)境參數(shù)下飛行器的氣動熱情況。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，在舵翼處增加表面微結(jié)構(gòu)，研究了表面微結(jié)構(gòu)的存在對繞流流場特性尤其是近壁面處邊界層內(nèi)流動的影響，進(jìn)而分析表面微結(jié)構(gòu)對氣動加熱熱流的影響。結(jié)