高超声速壁板流固热耦合建模与分析

基于气动热、气动弹性双向耦合的热气弹分析方法,建立了高超声速三维壁板流固热耦合分析模型。气动力计算采用三阶活塞理论,气动热计算采用参考温度法,热传导和结构响应采用有限元方法进行。研究了不同边界条件、飞行轨迹下耦合方式对三维壁板热气弹响应的影响。结果表明:不同流固热耦合机制对高超声速气流中壁板响应预测影响各不相同,表明了研究的必要性。

气动热-气动弹性双向耦合的高超声速曲面壁板颤振分析方法

建立了气动热、气动弹性双向耦合高超声速二维曲面壁板颤振分析方法.基于柯西霍夫假设和冯卡门非线性应变-位移关系,建立了考虑几何非线性的二维简支曲板的气动-热-弹性分析方程;使用迦辽金方法对方程离散处理,采用四阶龙格-库塔法求解微分方程;三阶活塞理论用于气动力分析;使用参考温度法和平板气动热公式计算气动热.研究中重点考虑:1)气动热与气动弹性双向耦合,既分析气动热对结构刚度的影响,又分析气动弹性对气动热的影响;2)结构温度随飞行时间的积累效应;3)弦向和厚度方向非均匀温度分布的影响;4)曲面壁板的初始变形对壁板颤振发生时刻的影响.通过与传统的只考虑气动热-气动弹性单向耦合的分析结果进行对比,发现基于气动热和气动弹性双向耦合的壁板颤振分析结果更危险,这一点在精确分析中应当予以重视.