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湍流导管内不同塞式量热计热流测量对比及分析

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计量学报 2014年第6期35卷 583-587页

作者：许考陈连忠杨忠凯中国航天空气动力技术研究院北京100074

对电弧风洞中超音速湍流导管壁面上3种不同塞式量热计热流测量比较。3种不同结构的量热计分别为带绝热套的铜塞、测热端与校测件点接触的铜塞和测热端与校测件无接触的铜塞（测热端与校测试片的壁面有0.4 mm的缝隙），均匀分布在长、宽... 详细信息

对电弧风洞中超音速湍流导管壁面上3种不同塞式量热计热流测量比较。3种不同结构的量热计分别为带绝热套的铜塞、测热端与校测件点接触的铜塞和测热端与校测件无接触的铜塞（测热端与校测试片的壁面有0.4 mm的缝隙），均匀分布在长、宽分别为100 mm、100 mm的试片上进行冷壁热流测量。结果表明：在低压、低冷壁热流条件下3种量热计测量结果较一致；而在高压、高冷壁热流条件下测热端与校测件有缝隙的铜塞测量值最大，带绝热套的铜塞的冷壁热流测量值居中，而与壁面接触的铜塞测量值最小；随着导管内压力的减小，与测试件有缝隙的铜塞与带绝热套的铜塞热流测量值逐步接近。

关键词：计量学湍流导管塞式量热计冷壁热流

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塞块式瞬态量热计测量结果修正方法的研究

计量学报 2008年第4期29卷 317-319页

作者：陈连忠西北工业大学

塞块式瞬态量热计是气动加热地面模拟试验模型中表面冷壁热流主要测量手段之一,对塞块式瞬态量热计测试结果进行了误差分析,并采用有限差分原理,建立了数学分析模型,编制了瞬态量热计测量结果修正计算程序,并对一些典型的测试结果进行... 详细信息

塞块式瞬态量热计是气动加热地面模拟试验模型中表面冷壁热流主要测量手段之一,对塞块式瞬态量热计测试结果进行了误差分析,并采用有限差分原理,建立了数学分析模型,编制了瞬态量热计测量结果修正计算程序,并对一些典型的测试结果进行了修正和分析。

关键词：计量学量热计气动加热冷壁热流有限差分

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结构瞬态热流及喷射热流热辐射仿真技术研究

强度与环境 2021年第5期48卷 58-64页

作者：钟嫄张伟尹兰童军王智勇北京强度环境研究所北京100076

作动器是航天发动机用于推力向量控制的一种重要伺服机构,用来调整发动机喷管的姿态,本文以作动器为研究对象,针对对流和辐射两种典型边界,分别研究两种典型边界下结构传热过程。通过研究热壁热流与冷壁热流关系,进而对冷壁热流进行修... 详细信息

作动器是航天发动机用于推力向量控制的一种重要伺服机构,用来调整发动机喷管的姿态,本文以作动器为研究对象,针对对流和辐射两种典型边界,分别研究两种典型边界下结构传热过程。通过研究热壁热流与冷壁热流关系,进而对冷壁热流进行修正得到热壁热流,解决了热流边界模拟中环境热与净吸收热不匹配问题。针对热辐射边界,本文基于辐射热流分布半经验公式,根据局部辐射热流值对公式进行最小二乘拟合,得到辐射热流分布,将拟合后辐射热流分布函数作为热辐射边界条件,进而进行传热分析,解决了由于有限元软件对非测点位置节点进行外推插值而导致局部辐射热不准确的问题。

关键词：冷壁热流热辐射边界模拟传热分析

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气动加热环境下的结构热响应分析

气动加热环境下的结构热响应分析

作者：雷桂林上海交通大学

学位级别：硕士

结构热响应是指结构在高温环境下的动力学响应问题，即结构固有特性受温度的影响程度分析。飞行器在高超声速环境下飞行时，常常伴随产生气动加热等复杂的现象，且会引起高焓、中低热流密度和长时间热动态载荷等流动特征，使得飞行环... 详细信息

结构热响应是指结构在高温环境下的动力学响应问题，即结构固有特性受温度的影响程度分析。飞行器在高超声速环境下飞行时，常常伴随产生气动加热等复杂的现象，且会引起高焓、中低热流密度和长时间热动态载荷等流动特征，使得飞行环境严重恶化，给飞行器的结构带来重大考验;同时，现代飞行器的不断发展使得大推重比成为高超声速飞行器的重要的发展趋势，从而使得飞行器上薄壁结构的应用越来越多。在气动加热环境下，薄壁结构受到的影响更为显著。气动加热所产生的高温常常使得薄壁结构的振动特性，即固有模态频率及振动幅度，发生显著变化，从而导致薄壁结构产生失稳、高温蠕变等现象，进而危害飞行器的安全飞行。所以薄壁结构的气动加热问题是制约高超声速飞行器发展的关键问题之一。气动加热对结构的影响主要表现为其产生的热流会使得结构的表面温度骤然升高，随着时间的递进，其表面热流会逐渐传递到结构内部，最终使得结构内部温度升高，从而影响结构整体的动力学性能，主要表现为对结构的刚度的影响，即结构刚度在高温情况下会产生变化。而结构刚度决定了结构的动力学特性，如振动模态频率与振动幅度等，所以结构刚度的改变就意味着结构动力学性能的改变。如果气动加热所产生的热流使得结构的刚度大幅度降低的话，将会给飞行器带来非常大的危害。热环境下的结构热模态分析能够反映热对结构性能影响的程度，是分析气动加热尤其是长时间持续气动加热对结构性能影响的重要分析方法。所以为了分析薄壁结构在气动加热环境下的结构热响应问题，需要在气动加热环境下对薄壁结构进行热模态分析，并与常温下结构模态进行对比，从而预测不同热载荷对结构动力学特性的影响程度。本文首先使用课题组内自主开发的程序模拟了持续气动加热环境，即得到了与真实环境比较接近的结构壁面热流，为结构热响应问题提供了比较真实的热载荷，从而使得结构热响应分析的结果尽可能地接近真实情况。其次，在得到结构壁面热流后，针对高超声速飞行器上的典型薄壁结构开展了热模态计算研究，分析了结构在冷壁热流及通过流-固耦合法解算的热壁热流两种载荷条件下的温度场及前三阶模态的振动幅度与固有频率的变换情况。最后，分析了三种典型薄壁结构在高超声速巡航状态环境下的结构温度场及结构热响应问题。同时，模拟了一个完整的飞行轨道环境，并且分析了类弹翼结构在飞行轨道环境下的温度场与热响应问题。由计算结果可知：采用流-固耦合算法解算的热载荷适用于持续气动加热环境下的结构热分析及热模态分析;在气动加热环境下，结构的局部温度会有较大的升高，使得结构内部产生热应力，并且结构的固有频率随着结构温度的升高而逐渐降低。结构热响应分析对有利于深入了解气动热与防热结构之间相互影响的耦合动态过程，是设计高超声速飞行器时使用的重要分析方法之一，其分析结果对于高超声速飞行器防热结构的选材、设计与测试具有重要的参考价值。

关键词：模态分析热分析气动加热耦合冷壁热流热壁热流固有频率热应力

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高超声速机翼热结构设计方法研究

高超声速机翼热结构设计方法研究

作者：殷建业南京航空航天大学

学位级别：硕士

高超声速飞行器因其卓越的性能、极大的军事和潜在的民用价值,已经成为各国航天领域的研究前沿领域,但高超声速飞行器仍有许多亟待解决的难题,气动加热问题就是其中之一。由于普通的热防护系统存在固有的弊端,且与飞行器一体化程度低,... 详细信息

高超声速飞行器因其卓越的性能、极大的军事和潜在的民用价值,已经成为各国航天领域的研究前沿领域,但高超声速飞行器仍有许多亟待解决的难题,气动加热问题就是其中之一。由于普通的热防护系统存在固有的弊端,且与飞行器一体化程度低,因此既能承热又能承载的热结构设计是高超声速飞行器结构设计研究的热点。热结构设计需要结构既能承载又能抵抗热载荷带来的热变形、热应力和热屈曲问题,为了保证所设计的热结构能满足飞行环境的热力耦合条件,本文首先研究了飞行器热载荷的计算方法。对使用工程计算方法获得的冷壁热流,需要根据相关理论进行修正,因为软件功能的限制,故本文共编写了两套计算程序实现了冷壁热流修正过程,完成了结构温度场的计算。两个程序分别具有适用范围广和计算效率高的特点,能够互相补充。由于蜂窝结构具有强度高、刚度大、抗失稳能力强的特点,选择蜂窝夹层作为高超声速热结构,本文研究了蜂窝夹层的尺寸参数对结构热响应的影响,为蜂窝夹层尺寸参数的选择提供参考。同时给出了蜂窝夹层的等效传热参数和等效力学参数,为蜂窝夹层的实际工程计算提供计算参数。应用上述热分析计算程序和对蜂窝板的性能分析,对机翼热结构进行了设计,采用蜂窝夹层板,使用编写的热分析计算程序,计算了高超声速机翼的热响应,并与薄壁加筋机翼的热响应结果作对比。结果表明,蜂窝夹层结构能够有效的抵抗热载荷带来的影响,保证机翼满足使用要求。

关键词：高超声速气动加热冷壁热流热结构蜂窝夹层传热分析热响应分析

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热力学仿真在天线罩热防护设计中的应用

机械制造与自动化 2019年第6期48卷 139-141页

作者：蒋苏苏沈红祥李兴勇张兰兰杜方辉上海航天控制技术研究所

天线罩随飞行器高速飞行过程中产生大量的热,会降低天线的可靠性,需要进行合理的热防护设计。根据天线罩表面冷壁热流和热壁热流的关系,提取天线罩表面热壁热流作天线罩热力学仿真的温度载荷。根据天线罩结构的特点,设计了4种热防护设... 详细信息

天线罩随飞行器高速飞行过程中产生大量的热,会降低天线的可靠性,需要进行合理的热防护设计。根据天线罩表面冷壁热流和热壁热流的关系,提取天线罩表面热壁热流作天线罩热力学仿真的温度载荷。根据天线罩结构的特点,设计了4种热防护设计方案,进行天线罩热力学仿真,得到4种方案的温度分布云图,并与原始仿真模型进行对比。仿真结果表明,采用第4种热防护设计方案时,热防护效果最佳。

关键词：飞行器天线冷壁热流热壁热流热仿真热防护

湍流导管内不同塞式量热计热流测量对比及分析

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