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文檔簡介
1、為了緩解飛行器熱防護系統(tǒng)單元之間的熱膨脹和變形,在熱防護組件間預留了一定的縫隙,而縫隙的存在可能使得高溫氣流進入熱防護系統(tǒng)內部,導致結構局部過熱。本文主要從流、熱、固三個方面,對熱防護系統(tǒng)結構縫隙開展熱分析與設計研究。
首先通過建立高超聲速縫隙流動模型,分析縫隙流動特性,重點研究縫隙內部氣動熱。結果表明外部流動只會對縫隙上部產生較大影響??p隙迎風面熱流峰值是當?shù)仄桨鍩崃髦档?.5倍。分析了攻角、馬赫數(shù)以及縫隙幾何等參數(shù)對縫隙熱
2、流分布的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)攻角增大,使得氣動熱對縫隙的影響深度增加但影響程度降低;馬赫數(shù)增加對縫隙內相對熱流分布基本沒有影響;縫隙寬度的增加使得外部流場對縫隙內熱環(huán)境的影響深度和影響程度同時增加。綜合而言,縫隙寬度是影響縫隙內部熱環(huán)境的關鍵因素。
根據(jù)縫隙熱流分布規(guī)律,對縫隙結構進行熱響應分析。研究發(fā)現(xiàn)局部熱流會導致縫隙上部溫度快速升高,加劇縫隙輻射導致的熱短路效應。在縫隙內高溫氣流對流和空腔輻射的綜合影響下,縫隙寬度增加使得
3、縫隙局部熱增加,當縫隙寬度為4mm時達到最大值。
制備了不同寬度的隔熱瓦縫隙結構件,利用氧-丙烷高溫燃氣加熱平臺,對隔熱瓦縫隙試驗件進行了瞬態(tài)高溫燃氣對流試驗研究。試驗結果表明當縫隙上部達到輻射熱平衡時,隨著寬度增加,縫隙中部和下部的局部熱增越明顯,與數(shù)值模型結論一致。
針對三維隔熱瓦熱防護組件,開展熱力耦合分析并進行優(yōu)化設計。選取典型再入工況,考慮了縫隙導致的局部熱效應,對熱防護組件進行熱力耦合分析。利用Isigh
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