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1、碩士學(xué)位論文柔固耦合高超聲速飛行器熱流固多場(chǎng)耦合計(jì)算研究STUDYONSOFT-SOLIDCOUPLINGHYPERSONICVEHICLEFLUID-THERMAL-STRUCTUREMULTI-FIELDCOUPLINGCALCULATION姚懷博哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：V211.3學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：621密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文柔固耦合高超聲速飛行器熱流固多場(chǎng)耦合計(jì)算研究碩士研究生：姚懷博導(dǎo)師：馬文來(lái)副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：航天工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工
2、業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V211.3U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONSOFT-SOLIDCOUPLINGHYPERSONICVEHICLEFLUID-THERMAL-STRUCTUREMULTI-FIELDCOUPLINGCALCULATIONCandidate：YaoHuaiboSupervisor：Prof.MaWenlaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：Aerospa
3、ceEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年來(lái)，隨著臨近空間飛行器技術(shù)的迅猛發(fā)展，高超聲速飛行器由于其突防能力強(qiáng)、作戰(zhàn)范圍廣等特點(diǎn)已經(jīng)成為了各軍事大國(guó)競(jìng)相研究的新領(lǐng)域。在高超聲速飛行器的飛行過(guò)程中，以氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合問(wèn)題最為突出。在對(duì)高超聲速飛行器飛行過(guò)程的數(shù)值計(jì)算中需要將多種物理場(chǎng)之間的耦合作用考慮進(jìn)來(lái)，才能夠更加準(zhǔn)確地評(píng)
4、估飛行器所處的飛行狀態(tài)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)。本文以商用軟件MpCCI作為數(shù)據(jù)交換接口，聯(lián)合流場(chǎng)分析軟件Fluent和結(jié)構(gòu)分析軟件ABAQUS，搭建氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)多物理場(chǎng)耦合聯(lián)合仿真平臺(tái)，對(duì)高超聲速飛行器的氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合問(wèn)題進(jìn)行研究。實(shí)現(xiàn)了在流-固耦合面上數(shù)據(jù)的雙向傳遞過(guò)程。本文首先以經(jīng)典圓管在高溫高超聲速氣流中的繞流問(wèn)題進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)對(duì)比仿真結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了本文所采用的多場(chǎng)耦合方法的正確性與有效性。隨后，基于氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合方法對(duì)高超聲速飛行器的飛行過(guò)程進(jìn)行了仿真計(jì)算，并對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與流場(chǎng)特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。在以上研究的基礎(chǔ)
5、上，本文對(duì)柔固耦合構(gòu)型的高超聲速飛行器的飛行過(guò)程進(jìn)行了研究。通過(guò)仿真分析，研究了柔固耦合構(gòu)型飛行器高超聲速飛行過(guò)程中的結(jié)構(gòu)響應(yīng)情況。隨后，對(duì)采用耦合算法與不采用耦合算法所得到的氣動(dòng)特性進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析。由仿真結(jié)果可以看出，采用氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合算法對(duì)高超聲速飛行器的飛行過(guò)程進(jìn)行仿真分析所得到的結(jié)果，更加接近于真實(shí)情況。本文所采用的氣動(dòng)-熱-結(jié)構(gòu)多物理場(chǎng)耦合方法，效率較高，計(jì)算結(jié)果可靠，在實(shí)際的工程應(yīng)用中具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：高超聲速；熱流固多場(chǎng)耦合；充氣翼；柔固耦合飛行器；氣動(dòng)熱彈性-I-AbstractAbstractWithth
6、erapiddevelopmentofnearspaceaircrafttechnologyinrecentyears,hypersonicaircraft,withstrongpenetrationanddefensecapacityandwiderangeofoperation,hasbecomethemostpopularresearchfieldamongmilitarypowers.Intheflightofhypersonicaircraft,theproblemofaerodynamic-thermal-structuremulti
7、-fieldcouplingremainsthemostprominent.Innumericalsimulationofthehypersonicaircraftflight,thecouplingeffectsbetweenvariousphysicalfieldsshouldbeconsideredsothattheaircraftflightstatusandstructureresponsewillbeassessedmoreaccurately.Thepaper,withMpCCIservedasadataexchangeinterf
8、aceandcombinedwithfluidanalysissoftwareFluentandthestructureanalysis
