柔固耦合高超声速飞行器热流固多场耦合计算研究

《柔固耦合高超声速飞行器热流固多场耦合计算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文柔固耦合高超声速飞行器热流固多场耦合计算研究STUDYONSOFT-SOLIDCOUPLINGHYPERSONICVEHICLEFLUID-THERMAL-STRUCTUREMULTI-FIELDCOUPLINGCALCULATION姚怀博哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V211.3学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文柔固耦合高超声速飞行器热流固多场耦合计算研究硕士研究生：姚怀博导师：马文来副教授申请学位：工程硕士学科：航天工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:V211.3U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONSOFT-SOLIDCOUPLINGHYPERSONICVEHICLEFLUID-THERMAL-STRUCTUREMULTI-FIELDCOUPLINGCALCULATIONCandidate：YaoHuaiboSupervisor：Prof.MaWenlaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：Aerospa

3、ceEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年来，随着临近空间飞行器技术的迅猛发展，高超声速飞行器由于其突防能力强、作战范围广等特点已经成为了各军事大国竞相研究的新领域。在高超声速飞行器的飞行过程中，以气动-热-结构的多场耦合问题最为突出。在对高超声速飞行器飞行过程的数值计算中需要将多种物理场之间的耦合作用考虑进来，才能够更加准确地评

4、估飞行器所处的飞行状态与结构响应。本文以商用软件MpCCI作为数据交换接口，联合流场分析软件Fluent和结构分析软件ABAQUS，搭建气动-热-结构多物理场耦合联合仿真平台，对高超声速飞行器的气动-热-结构多场耦合问题进行研究。实现了在流-固耦合面上数据的双向传递过程。本文首先以经典圆管在高温高超声速气流中的绕流问题进行了计算。通过对比仿真结果与风洞实验结果，验证了本文所采用的多场耦合方法的正确性与有效性。随后，基于气动-热-结构多场耦合方法对高超声速飞行器的飞行过程进行了仿真计算，并对飞行器的结构响应与流场特性进行了详细分析。在以上研究的基础

5、上，本文对柔固耦合构型的高超声速飞行器的飞行过程进行了研究。通过仿真分析，研究了柔固耦合构型飞行器高超声速飞行过程中的结构响应情况。随后，对采用耦合算法与不采用耦合算法所得到的气动特性进行了详细的对比分析。由仿真结果可以看出，采用气动-热-结构多场耦合算法对高超声速飞行器的飞行过程进行仿真分析所得到的结果，更加接近于真实情况。本文所采用的气动-热-结构多物理场耦合方法，效率较高，计算结果可靠，在实际的工程应用中具有一定的参考价值。关键词：高超声速；热流固多场耦合；充气翼；柔固耦合飞行器；气动热弹性-I-AbstractAbstractWithth

6、erapiddevelopmentofnearspaceaircrafttechnologyinrecentyears,hypersonicaircraft,withstrongpenetrationanddefensecapacityandwiderangeofoperation,hasbecomethemostpopularresearchfieldamongmilitarypowers.Intheflightofhypersonicaircraft,theproblemofaerodynamic-thermal-structuremulti

7、-fieldcouplingremainsthemostprominent.Innumericalsimulationofthehypersonicaircraftflight,thecouplingeffectsbetweenvariousphysicalfieldsshouldbeconsideredsothattheaircraftflightstatusandstructureresponsewillbeassessedmoreaccurately.Thepaper,withMpCCIservedasadataexchangeinterf

8、aceandcombinedwithfluidanalysissoftwareFluentandthestructureanalysis