可重复使用运载器喷流对气动热环境影响的数值模拟研究.docx
可重复使用运载器喷流对气动热环境影响的数值模拟研究
目录
一、内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1可重复使用运载器发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.2喷流对气动热环境影响的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.3数值模拟研究的意义与价值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
二、文献综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1国内外相关研究概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.2喷流与气动热环境交互作用研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.3数值模拟方法的应用进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
三、研究方法与模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.1研究思路与流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2喷流模型构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.3气动热环境模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.4数值模拟方法选择及验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
四、数值模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
4.1模拟结果概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
4.2喷流对气动特性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
4.3喷流对热环境的影响分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
4.4影响因素探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
五、实验结果与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.1实验设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
5.2实验结果展示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
5.3结果与模拟结果的对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
5.4结果讨论与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
六、研究结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
6.1研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
6.2对实际工程应用的启示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
6.3研究不足与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
6.4未来研究方向与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
一、内容概要
本论文旨在探讨可重复使用运载器喷流对气动热环境的影响，通过数值模拟方法对喷流与周围空气相互作用产生的气动热效应进行深入研究。首先对可重复使用运载器的喷流特性进行了详细介绍，包括喷流速度、温度、方向等关键参数。接着建立了相应的数值模拟模型，采用流体力学软件对喷流与周围空气的相互作用进行模拟。
在数值模拟过程中，本文采用了以下关键技术：
湍流模型：采用k-ε湍流模型，以准确模拟喷流周围湍流流动特性。
热传递模型：利用能量方程，结合热传导、对流和辐射传热，模拟喷流与周围空气的热交换过程。
网格划分：采用非结构化网格，对可重复使用运载器喷流区域进行细致划分，以保证计算精度。
代码实现：利用C++编程语言，结合OpenFOAM开源软件，实现数值模拟算法。
通过数值模拟，本文得到了以下主要结论：
序号
结论内容
1
喷流速度对气动热环境的影响较大，随着喷流速度的增加，气动热环境温度显著升高。
2
喷流方向对气动热环境的影响不容忽视，喷流方向垂直于运载器表面时，气动热环境温度最高。
3
喷流温度对气动热环境的影响明显，高温喷流会导致周围空气温度升高，加剧气动热环境问题。
本文通过对可重复使用运载器喷流对气动热环