發(fā)布時間：2020-12-02 19:07

　　粗糙元以及粗糙元對飛行器氣動特性具有顯著影響,本文采用直接數(shù)值模擬方法對零攻角條件下高超聲速粗糙元鈍錐邊界層繞流問題進行了研究,鈍錐模型的頭部半徑R_n=1mm,半錐角為6°,來流馬赫數(shù)為6。通過研究表明:在鈍錐頭部存在激波,導(dǎo)致鈍錐繞流周圍的熱力學(xué)參數(shù)發(fā)生明顯的變化。當(dāng)壁面存在凸起或者凹陷粗糙元時,壁面流動受到粗糙元的影響較大,同時產(chǎn)生激波和膨脹波,不同類型的粗糙元使產(chǎn)生的激波和膨脹波順序和位置發(fā)生改變。當(dāng)改變壁面溫度邊界條件時,可以發(fā)現(xiàn)等溫壁面和絕熱壁面兩種邊界條件下流場流動參數(shù)的變化基本一致。不同的是兩種條件下在粗糙元位置處對壁面參數(shù)有很大的影響,等溫壁面條件下比絕熱壁面條件的壁面密度大很多,最大值相差10倍之多。等溫壁面邊界條件會使邊界層厚度增大,特別是在鈍錐頭部、粗糙元位置處和鈍錐尾部增加的更明顯,邊界層厚度平均增加約0.1mm。當(dāng)改變飛行高度的時候,研究對整個流場、不同截面壓強、壁面參數(shù)和邊界層厚度的影響。研究表明:當(dāng)改變飛行高度時,粗糙元位置處的飛行高度越高產(chǎn)生的激波越明顯,并且對膨脹波有抑制的作用。飛行高度從20km增加到28km,邊界層厚度增加幅度越來越大,在鈍錐頭部... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

粗糙元的兩種形式：K型和D型

可以將頭部簡化成展向無窮大的鈍錐，如圖2.1 所示是鈍錐的一個三維結(jié)構(gòu)，其中由展向無窮大的假設(shè)，其展向繞流參數(shù)基本不會發(fā)生改變，故可將該類的繞流問題簡化為二維鈍錐繞流問題。將計算模型設(shè)置頭部半徑

圖 2.1 鈍錐體三維模型 圖 2.2 半鈍錐二維模型2.2 網(wǎng)格生成2.2.1 代數(shù)法生成初始網(wǎng)格計算模型之前，需要確定計算域邊界曲線。整體的計算域如圖 2.3 所示，其中內(nèi)邊界為 2.1.2 節(jié)中圖 2.2 所述的半鈍錐表面，右上邊界為垂直于鈍錐壁面的直線，垂點距鈍錐曲率轉(zhuǎn)折點距離為4nR ，左下邊界取鈍錐頭部曲線與外邊界曲線當(dāng) x 軸的連線，由文獻[48]可知，在超高音速流場中，在鈍錐的頭部會產(chǎn)生脫體激波區(qū)域，其形狀與拋物線很相近，故本文將計算域外邊界曲線定為拋物線形式，通過很多次的模擬驗算，通過經(jīng)驗得出計算域外邊界的曲線為：20.15 1.85s sx y （2-3）

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]高超聲速尖錐邊界層流動穩(wěn)定性的子波分析與互雙譜分析[D]. 韓健.天津大學(xué) 2010
[4]存在半球粗糙元的發(fā)展平板邊界層流動中的顆粒輸運的直接數(shù)值模擬研究[D]. 周哲.浙江大學(xué) 2010
[5]超聲速小攻角鈍錐邊界層穩(wěn)定性分析及轉(zhuǎn)捩預(yù)測研究[D]. 閆溟.天津大學(xué) 2008

碩士論文
[1]粗糙元對邊界層影響的數(shù)值模擬研究[D]. 戴瑞.浙江大學(xué) 2012
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本文編號：2895587