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激光与红外 2024年第5期54卷 766-773页

作者：范福强邢素霞张俊举北京工商大学人工智能学院北京100048 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

飞行器红外成像仿真需要不同飞行条件下的温度场分布。本文利用标准(standard)k-ε模型、剪切应力传输(SST)k-ε模型和Spalart-Allmaras(S-A)模型分别进行数值模拟仿真计算,研究不同飞行速度和飞行高度下的飞行器温度场分布,并对不同模... 详细信息

飞行器红外成像仿真需要不同飞行条件下的温度场分布。本文利用标准(standard)k-ε模型、剪切应力传输(SST)k-ε模型和Spalart-Allmaras(S-A)模型分别进行数值模拟仿真计算,研究不同飞行速度和飞行高度下的飞行器温度场分布,并对不同模型的结果进行对比分析。首先,利用MultiGen Creator软件对飞行器进行三维建模;其次采用Hypemesh软件和Fluent meshing软件中进行面网格划分和体网格划分,最后采用Fluent 2022R1软件仿真飞行器静态温度场分布,通过改变湍流模型与边界条件设置,对不同飞行速度和不同高度下飞行器温度场进行数值模拟仿真,并与理论结果进行了对比分析。实验结果显示,3种湍流模型均能较好的模拟飞行器蒙皮与尾喷管内壁壁面温度值。飞行器蒙皮温度随着飞行马赫数的增加不断升高;随着飞行高度的升高而不断地降低,与理论结果变化规律一致。在尾喷管内壁面温度仿真中,3种湍流模型仿真的内壁面温度最高相差21 k,相对误差在1.8%左右,在红外仿真中近似忽略不计,故3种湍流模型均适合尾喷管内壁面温度场仿真。在蒙皮温度场仿真中,3种湍流模型仿真计算的蒙皮平均温度值与理论温度值的相对误差均在5%以内,均可满足红外成像仿真的温度差值要求,其中k-ε模型在蒙皮温度场模拟中与理论温度值最为接近,因此k-ε模型精度更高,更适合于飞行器的流场仿真,能更好地仿真出空气动力加热对飞行器温度场的影响。

关键词： standard k-ε模型 SST k-ε模型 S-A模型飞行器温度场模拟

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飞行器温度场数值模拟仿真

飞行器温度场数值模拟仿真

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2023届中国系统仿真与虚拟现实技术高层论坛

作者：邢素霞范福强张俊举北京工商大学模式识别与智能系统实验室南京理工大学电子工程与光电技术学院

飞行器温度场数字模型仿真是开展红外目标辐射特征研究的重要手段。在不同的外界环境下温度场分布不同,本文以某型号飞行器为研究对象,利用湍流模型对飞行器在不同飞行速度和高度下的温度场进行数值模拟仿真。首先,分析了三种不同的湍... 详细信息

飞行器温度场数字模型仿真是开展红外目标辐射特征研究的重要手段。在不同的外界环境下温度场分布不同,本文以某型号飞行器为研究对象,利用湍流模型对飞行器在不同飞行速度和高度下的温度场进行数值模拟仿真。首先,分析了三种不同的湍流模型标准(standard) k-ε模型、剪切应力传输(SST) k-ω模型和Spalart-Allmaras(S-A)模型;其次,利用Multi Gen Creator软件对飞行器进行三维建模与网格划分;最后,利用标准k-ε模型、SST k-ω模型和S-A模型分别对不同飞行速度和飞行高度下的飞行器动态温度场进行模拟仿真。通过与理论结果进行了对比分析,实验结果显示,随飞行速度的增加,飞行器蒙皮温度逐渐升高;随飞行高度的升高蒙皮温度不断降低。标准k-ε模型与k-ω模型和S-A模型的仿真结果相比,三种模型均能较好地仿真飞行器蒙皮温度场分布,其中,k-ε模型计算的蒙皮平均温度值与理论温度值相近,故k-ε模型更适合于飞行器的流场仿真,能较好地仿真出空气动力加热对飞行器温度场的影响;在飞行器的尾喷管内壁面的温度仿真上,k-ε模型与S-A模型的仿真温度值均约为1074k,SST k-ω模型的仿真温度为1095k左右,温度相差22k,误差温度约占尾喷管内壁面温度的2%左右,3种湍流模型均适合尾喷管内壁面温度场仿真。综上,k-ε模型、SST k-ω模型和S-A模型均能较好地实现飞行器温度场仿真,其中k-ε模型计算结果与理论结果更为接近。

关键词： standard k-ε模型 SST k-ω模型 S-A模型飞行器温度场模拟

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