空间任务飞行器减阻防热新方法及其应用

目录

丛书序

前言

第1章绪论1

1.1空间任务飞行器高超声速流动中所面临的关键问题/1

1.2高超声速流动中减阻防热技术现状与趋势/3

1.2.1高超声速流动中减阻防热机理/3

1.2.2传统减阻防热技术/4

1.2.3组合式减阻防热技术/31

1.2.4减阻防热优化设计技术/36

1.3本章小结/37

参考文献/38

第2章基本理论与数值方法验证50

2.1试验设计方法/50

2.2优化算法/52

2.2.1单目标优化算法/52

2.2.2多目标优化算法/53

2.3数值方法/54

2.3.1流动控制方程/54

2.3.2有限体积法/56

2.3.3时间离散格式/59

2.3.4空间离散格式/62

2.3.5SST两方程湍流模型/65

2.4算例验证/67

2.4.1高超声速飞行器外流场/67

2.4.2逆向射流/69

2.4.3减阻杆/74

2.5本章小结/79

参考文献/80

第3章头部减阻防热技术在高超声速再入飞行器中的应用82

3.1迎风凹腔与逆向射流组合体减阻防热方案设计/82

3.1.1物理模型和数值模拟方法/82

3.1.2网格独立性分析/85

3.1.3小结/93

3.2迎风凹腔与逆向射流组合体性能参数研究/93

3.2.1射流工作参数对组合体减阻防热性能的影响/94

3.2.2来流攻角对组合体减阻防热性能的影响/102

3.2.3结构参数对组合体减阻防热性能的影响/106

3.2.4小结/114

3.3新构型迎风凹腔与逆向射流组合体多目标设计优化/115

3.3.1目标函数、设计变量及约束条件/115

3.3.2试验设计方法和采样结果/117

3.3.3建立近似模型和多目标设计优化/119

3.3.4小结/123

3.4本章小结/123

参考文献/124

第4章组合式新概念热防护系统在高超声速再入飞行器中的应用128

4.1减阻杆与逆向射流组合体性能参数研究/128

4.1.1物理模型和数值模拟方法/129

4.1.2数值模拟结果分析/132

4.1.3小结/152

4.2减阻杆与逆向射流组合体多目标设计优化/153

4.2.1目标函数/154

4.2.2设计变量及其范围设置/154

4.2.3试验设计方法和采样结果/159

4.2.4方差分析/161

4.2.5建立近似模型/164

4.2.6优化算法选择/166

4.2.7优化结果分析/166

4.2.8小结/171

4.3本章小结/172

参考文献/173

第5章新型逆向射流方案在临近空间高超声速飞行器中的应用176

5.1逆向射流准则/176

5.2新型逆向射流减阻防热机理研究/180

5.2.1新型逆向射流方案设计/180

5.2.2物理模型及数值计算/182

5.2.3计算网格及边界条件/182

5.2.4网格无关性验证/183

5.2.5减阻与防热特性讨论与分析/185

5.2.6流场特性分析/189

5.2.7小结/191

5.3等N角形减阻防热机理研究/192

5.3.1等N角形逆向射流方案设计/192

5.3.2射流方案及网格/193

5.3.3减阻与防热特性/195

5.3.4流场特性分析/199

5.3.5小结/200

5.4流动参数对等N角形逆向射流减阻防热特性影响/201

5.4.1攻角对流场特性的影响/201

5.4.2侧滑角对流场特性的影响/207

5.4.3射流角对流场特性的影响/210

5.4.4小结/212

5.5逆向射流对钝化高超声速飞行器减阻防热影响研究/212

5.5.1逆向射流在钝化乘波飞行器上的方案设计/212

5.5.2逆向射流对钝化乘波飞行器性能影响/216

5.5.3射流压比对钝化乘波飞行器的影响/223

5.5.4来流参数对带逆喷钝化乘波飞行器的影响/230

5.5.5小结/240

5.6射流方式对钝化乘波飞行器性能的影响/240

5.6.1方案设计/240

5.6.2等流量射流/241

5.6.3等马赫数射流/246

5.6.4等构型射流/251

5.7多孔逆向射流减阻防热机理研究/255

5.7.1设计方案/256

5.7.2数值方法及网格/256

5.7.3性能分析/257

5.8本章小结/265

参考文献/266

第6章逆向脉冲射流及其组合体在空间任务飞行器中的应用267

6.1正弦波脉冲射流减阻防热性能研究/267

6.1.1脉冲射流定义/267

6.1.2数值模拟结果分析/269

6.1.3小结/278

6.2周期对逆向脉冲射流减阻防热性能的影响/278

6.2.1不同周期脉冲射流定义/278

6.2.2数值模拟结果分析/280

6.2.3小结/285

6.3波形对逆向脉冲射流减阻防热性能的影响/285

6.3.1不同波形脉冲射流定义/285

6.3.2数值模拟结果分析/290

6.3.3小结/293

6.4逆向脉冲射流与迎风凹腔组合构型研究/293

6.4.1模型构建及数值模拟/294

6.4.2数值模拟结果分析/296

6.4.3小结/306

6.5本章小结/307

参考文献/307