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高超声速飞行器绕流流场电磁散射特性分析

电波科学学报 2014年第5期29卷 874-879,956页

作者：聂亮陈伟芳夏陈超陈丽华浙江大学航空航天学院浙江杭州310027

采用七组元化学反应模型,数值模拟高超声速飞行器流场.基于流场结果,用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算了P、L波段飞行器流场的后向雷达散射截面积(Radar Cross-Section,RCS)频率特性及双站散射特性,并分析了入射波频率... 详细信息

采用七组元化学反应模型,数值模拟高超声速飞行器流场.基于流场结果,用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算了P、L波段飞行器流场的后向雷达散射截面积(Radar Cross-Section,RCS)频率特性及双站散射特性,并分析了入射波频率和双站角对RCS的影响.结果表明:在计算频率范围内,等离子鞘套流场后向RCS基本上比飞行器本体后向RCS小,攻角对流场RCS有所影响,当入射波频率和等离子体特征频率相近时,等离子鞘套改善飞行器的隐身性能;入射波频率为1GHz时,飞行器等离子鞘套流场和飞行器本体的双站RCS随双站角的变化交替变化,无明显规律.

关键词： HTV-2 电磁散射等离子鞘套雷达散射截面时域有限差分

隐式紧耦合SST和TNT湍流模型的高速流动数值模拟

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航空动力学报 2015年第4期30卷 936-943页

作者：夏陈超陈伟芳郭中州聂亮浙江大学航空航天学院杭州310027

将SST(shear stress transport)和TNT(turbulent/non-turbulent)湍流模型输运方程与平均流场控制方程进行隐式紧耦合求解,结合当地时间步长方法和湍流源项隐式处理确保求解过程的快速和稳定.采用AUSMPW+(AUSM by pressure-based weight functions)格式和LU-SGS(lower-upper symmetric GaussSeidel)隐式紧耦合方法对高超声速压缩拐角流动、锥柱裙流动和超声速非对称激波/边界层干扰问题进行了数值模拟.计算结果与实验值的对比表明:SST模型和TNT湍流模型可以很好地预测15°压缩拐角流动的壁面压力和热流密度;随着压缩拐角的增大,计算结果与实验值偏差增大;可压缩性修正对压缩拐角流动的压力和热流密度分布有很大影响,对超声速非对称激波/边界层干扰流动影响很小;隐式紧耦合方法比显式紧耦合方法具有更好的收敛特性.

关键词：高速流动湍流模型隐式紧耦合激波边界层

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基于FFD方法的高超声速升力体气动优化

固体火箭技术 2015年第6期38卷 751-756页

作者：夏陈超邵纯姜婷婷陈伟芳浙江大学航空航天学院杭州310027

将FFD(Free Form Deformation)自由变形法与无限插值动网格方法相结合,发展了一种飞行器参数化建模和网格生成方法。二维和三维的实例显示自由变形之后得到的飞行器几何外形及其对应的网格能保持平滑光顺,验证了方法的有效性。在此基础... 详细信息

将FFD(Free Form Deformation)自由变形法与无限插值动网格方法相结合,发展了一种飞行器参数化建模和网格生成方法。二维和三维的实例显示自由变形之后得到的飞行器几何外形及其对应的网格能保持平滑光顺,验证了方法的有效性。在此基础上,结合径向基函数代理模型和CFD技术发展了一套优化设计方法并对高超声速升力体外形进行了气动优化。基于自适应模拟退火算法的单目标优化表明,在保持原有外形体积不减小的情况下,升阻比提高了1.28%;基于NSGA-II的多目标优化得到了飞行器升阻比和体积的最优解集,典型优化外形的升阻比和体积分别提高了2.93%和2.49%。升力体的优化结果表明了FFD方法的有效性和优化设计方法的实用性。

关键词：自由变形无限插值法高超声速升力体优化设计

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航天器磁悬浮助推发射技术发展综述

载人航天 2021年第1期27卷 119-126页

作者：夏陈超苟永杰上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天技术研究院北京研发中心北京100081

磁悬浮助推发射技术是可显著降低航天发射成本、提高航天任务效益的革新性发射技术,对支撑未来空间开发、利用与探索具有重要意义。在分析磁悬浮助推发射的技术特点基础上,综述了国内外航天器磁悬浮助推发射技术发展现状,重点介绍了Magl... 详细信息

磁悬浮助推发射技术是可显著降低航天发射成本、提高航天任务效益的革新性发射技术,对支撑未来空间开发、利用与探索具有重要意义。在分析磁悬浮助推发射的技术特点基础上,综述了国内外航天器磁悬浮助推发射技术发展现状,重点介绍了Maglifter和Startram磁悬浮助推发射系统、航天器空中电磁发射系统和月面电磁发射系统,分析了直线电机驱动与控制、超大功率高效能源供给等关键技术,并对未来航天器磁悬浮助推发射技术的应用进行了展望。

关键词：航天器电磁发射磁悬浮航天技术

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高效计算网格壁面距离的KD树方法

国防科技大学学报 2017年第4期39卷 21-25页

作者：郭中州何志强夏陈超陈伟芳浙江大学航空航天学院浙江杭州310027 上海宇航系统工程研究所上海201109

计算流体动力学的一些领域中经常要用到流场点到壁面的最小距离,为了提高壁面距离计算的精度和效率,将KD树应用于非结构网格的壁面距离计算,计算了若干三维外形的壁面距离,结果表明:基于KD树的网格壁面距离计算方法鲁棒性好,计算效率和... 详细信息

计算流体动力学的一些领域中经常要用到流场点到壁面的最小距离,为了提高壁面距离计算的精度和效率,将KD树应用于非结构网格的壁面距离计算,计算了若干三维外形的壁面距离,结果表明:基于KD树的网格壁面距离计算方法鲁棒性好,计算效率和结果精度高,适应复杂外形的能力强;算法的通用性好,可以拓展应用到多种网格类型。

关键词： KD树壁面距离非结构网格

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高超声速压缩拐角湍流计算的收敛性分析

航空动力学报 2016年第2期31卷 443-450页

作者：夏陈超赵文文陈丽华陈伟芳浙江大学航空航天学院杭州310027

应用基于shear stress transport(SST)湍流模型的隐式紧耦合方法对高超声速压缩拐角流动进行了数值计算.考察了差分格式、限制器以及湍流时间步长等7个因素对湍流计算过程稳定性和收敛性的影响.结果表明:差分格式和限制器对收敛性有很... 详细信息

应用基于shear stress transport(SST)湍流模型的隐式紧耦合方法对高超声速压缩拐角流动进行了数值计算.考察了差分格式、限制器以及湍流时间步长等7个因素对湍流计算过程稳定性和收敛性的影响.结果表明:差分格式和限制器对收敛性有很大影响,总体而言耗散性越大的差分格式和限制器收敛性越好;增加湍流时间步长对收敛性影响很小;适当降低湍流变量最低限制值有利于湍流方程的收敛;增大Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)数和隐式内迭代次数可显著加速收敛,但均存在最优值,超过最优值则加速效果不明显.

关键词：高超声速压缩拐角湍流模型隐式方法收敛性

压缩性修正对γ-Re_θ转捩模型的影响研究

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空气动力学学报 2015年第5期33卷 603-609页

作者：夏陈超姜婷婷郭中州陈伟芳浙江大学航空航天学院浙江杭州310027

将基于流场当地变量的γ-Reθ转捩模型加入可压缩RANS方程计算程序,对平均流场控制方程、湍流和转捩控制方程进行基于LU-SGS的隐式紧耦合求解。结合三种压缩性修正方法对高超声速平板、双楔和圆锥流动进行了数值模拟,给出了壁面斯坦顿... 详细信息

将基于流场当地变量的γ-Reθ转捩模型加入可压缩RANS方程计算程序,对平均流场控制方程、湍流和转捩控制方程进行基于LU-SGS的隐式紧耦合求解。结合三种压缩性修正方法对高超声速平板、双楔和圆锥流动进行了数值模拟,给出了壁面斯坦顿数、热流值和实验值的比较,以及湍动能和间歇因子分布云图。数值计算结果表明,相同来流湍流度下不同压缩性修正方法得到的转捩位置差别较大。相比于未修正的模型,基于当地马赫数压缩性修正后的转捩位置最靠后,其对带有分离的双楔流动预测较为准确;基于来流马赫数的压缩性修正仅使得转捩位置稍有延迟;对湍动能源项的压缩性修正可提高模型在转捩后湍流段的热流预测精度。

关键词：高超声速 RANS方程 γ-Reθ转捩模型紧耦合压缩性修正

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空间反应堆堆芯流动换热特性优化研究

载人航天 2020年第5期26卷 624-629,670页

作者：孟涛夏陈超赵富龙程坤谭思超上海宇航系统工程研究所上海201109 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 中国核动力设计研究院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

针对大功率气冷空间反应堆堆芯流动换热特性掌握不足等问题,基于空间环境应用的严格要求,对大功率气冷空间反应堆进行了堆芯流动换热特性分析与优化研究,对流量分配板、控制棒通道旁通、绕丝结构等因素进行了数值模拟研究。结果表明:流... 详细信息

针对大功率气冷空间反应堆堆芯流动换热特性掌握不足等问题,基于空间环境应用的严格要求,对大功率气冷空间反应堆进行了堆芯流动换热特性分析与优化研究,对流量分配板、控制棒通道旁通、绕丝结构等因素进行了数值模拟研究。结果表明:流量分配板、绕丝结构均会增加堆芯局部流动阻力,但会改变局部流场特征,改善流动不均匀等问题,具体应用仍需结合堆芯总流动阻力等因素进行综合考虑;控制棒通道旁通则会影响堆芯主流区流动换热,但会对控制棒结构等的温度控制有积极影响,不同因素会产生不同影响,为获得最佳性能,需结合设计目标优先级等多种角度进行综合考虑。

关键词：气冷空间堆数值模拟流动换热

类HTV-2升力体参数化建模与网格自动生成研究

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