基于表面微結構的高超聲速飛行器減阻降溫技術研究.pdf

1、隨著飛行器的迅速發(fā)展，氣動加熱成為高超聲速飛行器設計和研制的重點研究問題。當飛行器以超聲速甚至高超聲速飛行時，由于空氣的粘性阻滯作用，壁面邊界層內具有很大的速度梯度，導致各氣流層產生了強烈的摩擦，強烈的氣動摩擦使壁面附近的氣溫急劇升高，而高溫氣體又不斷向飛行器低溫壁面?zhèn)鳠?，進而引起很強的氣動加熱，有很大的可能致使飛行器的結構外形發(fā)生燒蝕、結構強度以及剛度等發(fā)生改變，對高超聲速飛行器的正常飛行以及安全問題帶來極為嚴重的影響。
　　而

2、近年來微結構減阻技術的研究取得巨大的進步，本文對國內外微結構減阻技術的研究現狀及進展進行總結，通過對湍流產生機理及近壁面湍流結構模型的分析，從“第二渦群”和“突出高度”理論兩個方面分別闡述了微結構減阻的機理，發(fā)現大量的試驗和實際應用證明了微結構減阻的可行性。本文嘗試將微結構技術應用在高超聲速飛行器的表面，通過仿真，來研究表面微結構對高超聲速氣動熱的影響。
　　首先，通過二維的模擬仿真，發(fā)現直角三角形微結構，以100m/s入口處速度

3、為例，可以將前壁面的平均速度降低到v=15.67m/s，后壁面的平均速度降低到v=24.49m/s，大大減小了壁面摩擦阻力。
　　然后，采用CFD分析軟件Fluent對某一型號的飛行器進行了整體氣動熱的分析，并對比不同飛行馬赫數以及飛行環(huán)境參數下飛行器的氣動熱情況。
　　在上述研究的基礎上，在舵翼處增加表面微結構，研究了表面微結構的存在對繞流流場特性尤其是近壁面處邊界層內流動的影響，進而分析表面微結構對氣動加熱熱流的影響。結