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二维超/高超声速进气道流场数值模拟 被引量:4
1
作者 王军旗 倪招勇 +1 位作者 李素循 孙茂 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期153-157,共5页
对超/高超声速三级压缩进气道流场进行了数值模拟,来流马赫数为4、6,进气道内流动为层流状态,根据二维Navier Stokes方程,采用二阶精度Roe格式进行离散。按照流场特点,合理地设计网格分布及调整不同黏性范围的熵修正,防止了壁面附近过... 对超/高超声速三级压缩进气道流场进行了数值模拟,来流马赫数为4、6,进气道内流动为层流状态,根据二维Navier Stokes方程,采用二阶精度Roe格式进行离散。按照流场特点,合理地设计网格分布及调整不同黏性范围的熵修正,防止了壁面附近过大的数值耗散,使计算结果更加合理。在进气道模型的各级压缩折转角处,获得了清晰的激波结构,在进气道内部的各种波系的相交、反射和激波诱导的边界层分离等现象都得到合理的描述。计算得到的压力分布,在各级压缩斜板上同简单波理论结果十分接近。用本文方法计算了另一个二级压缩进气道,沿上、下壁面的压力分布与试验比较符合得较好。 展开更多
关键词 进气道 超/高超声速 激波/边界层干扰 数值模拟
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新一代超/高超声速带进气道飞行器气动力特性快速计算 被引量:3
2
作者 高清 张卫民 陈英文 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期494-498,共5页
新一代超/高超音速飞行器要求具有高空空气动力机动能力、长航程能力,使飞行器具有细长弹身和带进气道等外形特征。牛顿碰撞类方法在高超声速钝头体外形的气动特性预测中,有较成熟的应用。本文将其推广应用于新一代超/高超声速带进气道... 新一代超/高超音速飞行器要求具有高空空气动力机动能力、长航程能力,使飞行器具有细长弹身和带进气道等外形特征。牛顿碰撞类方法在高超声速钝头体外形的气动特性预测中,有较成熟的应用。本文将其推广应用于新一代超/高超声速带进气道飞行器外形的气动力特性预测。计算了大量新一代超/高超飞行器带进气道外形,气动力系数和力矩系数的结果与试验结果吻合都较好,证明本文方法适用于新一代超/高超带进气道飞行器的气动力特性快速计算,并具有计算速度快、精度高的特点。 展开更多
关键词 超/高超声速 大长细比 带进气道 气动力特性预测
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聚焦激光差分干涉法测量超/高超声速流动的进展 被引量:1
3
作者 熊有德 余涛 +1 位作者 薛涛 吴杰 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期9-20,共12页
聚焦激光差分干涉法(Focused Laser Differential Interferometry,FLDI)作为一种非介入式高时空分辨率的测试手段,适用于高超声速风洞等极端实验环境。从典型FLDI的光路设计出发,介绍了FLDI技术的测量原理以及空间滤波特性;梳理了近年... 聚焦激光差分干涉法(Focused Laser Differential Interferometry,FLDI)作为一种非介入式高时空分辨率的测试手段,适用于高超声速风洞等极端实验环境。从典型FLDI的光路设计出发,介绍了FLDI技术的测量原理以及空间滤波特性;梳理了近年来国内外研究者为满足不同气动问题的研究需求,对典型FLDI技术做出的一系列改进;介绍了FDLI技术在超声速以及高超声速流场(包括高超声速自由流来流扰动、高超声速边界层不稳定波与转捩以及超声速射流噪声辐射等)测量中的应用。本综述展现了FLDI技术在超声速以及高超声速流场测量中的潜力,为后续开展FLDI技术的改进及相关高超声速流场精密测量提供参考。 展开更多
关键词 聚焦激光差分干涉法 超/高超声速流场测量 自由流扰动 声速射流 边界层转捩
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增程飞行器高超声速飞行的动态特性
4
作者 陈农 李潜 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2009年第2期42-45,共4页
研究了增程飞行器高超声速飞行时的动态特性。短程导弹和火箭弹等高超声速飞行来源于增程的实际需要,从超声速到高超声速飞行所遇到的主要飞行动力学问题是,尽管在增程前低超声速时具有良好稳定性,但在高超声速飞行中会丧失稳定性并导... 研究了增程飞行器高超声速飞行时的动态特性。短程导弹和火箭弹等高超声速飞行来源于增程的实际需要,从超声速到高超声速飞行所遇到的主要飞行动力学问题是,尽管在增程前低超声速时具有良好稳定性,但在高超声速飞行中会丧失稳定性并导致复杂的锥动。通过飞行和风洞实验表明:高超声速飞行时增程飞行器固有的横侧向稳定特性丧失,带有弱滚转阻尼的不稳定荷兰滚振荡将导致滚转-偏航耦合,此外还存在由耦合导致的轻微不稳定拟周期模态和滚动共振。 展开更多
关键词 增程火箭弹 声速/高超声速飞行 锥动 滚转-偏航耦合模态 不稳定拟周期模态
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超声速/高超声速边界层转捩后期流场的模态分析
5
作者 余明 黄伟希 许春晓 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期229-237,共9页
将动力模态分解(DMD)方法应用到超声速和高超声速边界层转捩后期的流场分析中,通过获得流场主要的相干结构和对模态的重构,研究了相干结构与壁面阻力和热流的关系。结果表明超声速和高超声速边界层转捩的流场结构存在明显差别。超声速... 将动力模态分解(DMD)方法应用到超声速和高超声速边界层转捩后期的流场分析中,通过获得流场主要的相干结构和对模态的重构,研究了相干结构与壁面阻力和热流的关系。结果表明超声速和高超声速边界层转捩的流场结构存在明显差别。超声速转捩流场由低频流向涡的模态主导,这些模态对转捩后期的壁面阻力和热流有重要贡献;高超声速转捩流场中存在多个不同量级频率的模态,在DMD频谱上表现为多个不同的分支,通过对不同分支能量最高的模态进行考察,我们发现低频模态的结构为流向条带,高频模态的结构为二维扰动波,这些模态对壁面阻力和热流的影响与模态的结构形式类似。 展开更多
关键词 动力模态分解 声速/高超声速边界层 转捩后期 壁面阻力和热流
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数值模拟侧向超声速单喷流干扰流场特性 被引量:13
6
作者 王军旗 李素循 +1 位作者 倪招勇 孙茂 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期598-602,共5页
采用数值方法研究了平板上超/高超声速来流与超声速横向喷流相撞引起的复杂干扰流场特性。所建立的单介质冷喷流数值模拟方法,经过了表面多方位压力分布测量结果、纹影显示的激波结构以及表面油流图谱表现的表面分离范围的实验验证。根... 采用数值方法研究了平板上超/高超声速来流与超声速横向喷流相撞引起的复杂干扰流场特性。所建立的单介质冷喷流数值模拟方法,经过了表面多方位压力分布测量结果、纹影显示的激波结构以及表面油流图谱表现的表面分离范围的实验验证。根据数值模拟与实验对比的结果,合理地描述了喷流干扰流场压力分布以及表面、空间结构特性,并分析了压力比对流场结构和特性的影响。 展开更多
关键词 横向喷流 超/高超声速 湍流模型
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高超声速湍流等离子体鞘套中的高斯光束漂移特性 被引量:1
7
作者 吕春静 韩一平 《现代应用物理》 2019年第2期17-20,共4页
为了研究高斯光束在高超声速湍流等离子体鞘套中的漂移特性,分析了不同时刻高超声速Apollo返回舱3维流场中温度和压强的变化规律,并根据广义惠更斯-菲涅尔原理,采用快速傅里叶变换的功率反演法,利用随机相位屏模拟等离子体鞘套中的湍流... 为了研究高斯光束在高超声速湍流等离子体鞘套中的漂移特性,分析了不同时刻高超声速Apollo返回舱3维流场中温度和压强的变化规律,并根据广义惠更斯-菲涅尔原理,采用快速傅里叶变换的功率反演法,利用随机相位屏模拟等离子体鞘套中的湍流,对高斯光束在高超声速湍流等离子体鞘套中的漂移特性进行了数值仿真和统计分析。结果表明:等离子体鞘套中的湍流强度量级集中在10-8~10-10;传输距离越大,高斯光束的光斑漂移距离越大,漂移方差也越大。 展开更多
关键词 湍流介质 声速/高超声速 等离子体鞘套 湍流结构常数
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超声速/高超声速来流中侧向喷流干扰流场数值模拟 被引量:5
8
作者 杨希祥 费阳 +1 位作者 江振宇 张为华 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2437-2442,共6页
针对姿态控制系统采用侧向喷流的小型固体运载火箭,开展超声速/高超声速来流中侧向喷流干扰流场数值模拟研究.通过数值求解三维可压缩Navier-Stokes(N-S)方程,模拟了侧向喷流干扰流场,分析了干扰流场结构,研究了攻角、高度、马赫数、侧... 针对姿态控制系统采用侧向喷流的小型固体运载火箭,开展超声速/高超声速来流中侧向喷流干扰流场数值模拟研究.通过数值求解三维可压缩Navier-Stokes(N-S)方程,模拟了侧向喷流干扰流场,分析了干扰流场结构,研究了攻角、高度、马赫数、侧喷发动机真空推力、喷口形状等因素对力/力矩放大因子的影响.研究结果标明,侧向喷流与来流相互作用,使流场结构十分复杂,存在激波、压力平台效应和环绕效应等干扰特性,攻角、高度、侧喷发动机真空推力等因素对力/力矩放大因子均存在不同程度影响. 展开更多
关键词 声速/高超声速 侧向喷流 干扰流场 数值模拟 放大因子
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球头锥-柱再入飞行器的动力环境预示 被引量:5
9
作者 洪杰 高金海 +1 位作者 马艳红 朱彬 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期878-882,共5页
考察了超声速和高超声速流场中一类球头锥-柱再入飞行器表面稳定压力和脉动压力的分布特性,利用CFX(Computation Fluid Explorer)软件建立球头锥-柱的外流场域网格,对其进行定常、非定常流场分析,给出一套预测表面稳定压力和脉动压力环... 考察了超声速和高超声速流场中一类球头锥-柱再入飞行器表面稳定压力和脉动压力的分布特性,利用CFX(Computation Fluid Explorer)软件建立球头锥-柱的外流场域网格,对其进行定常、非定常流场分析,给出一套预测表面稳定压力和脉动压力环境的工程新方法.将该方法与理论和经验估算方法进行了对比分析,验证了该方法的可行性和适用性.同时利用该方法研究了马赫数、来流攻角等因素对再入飞行器表面脉动压力环境的影响.利用ANSYS大型软件建立了再入飞行器导弹头部的动力学分析模型,根据确定的再入飞行器表面脉动压力环境和随机振动分析理论,采用有限元谱分析方法计算得到该飞行器弹头部件的随机振动响应加速度的均方根值和功率谱密度曲线,计算结果满足工程应用的要求. 展开更多
关键词 声速/高超声速 再入飞行器 脉动压力 随机振动响应
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一种求解抛物化Navier-Stokes方程的空间推进算法 被引量:4
10
作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期162-170,共9页
讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次... 讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次扫描空间推进算法(single-sweep parabolized Navier-Stokes algorithm,SSPNS).在该算法中,横向无黏数值通量和黏性通量分别采用混合型迎风格式和中心格式求解.用SSPNS算法计算了4个典型流场,包括超声速平板流、15°楔板压缩高超声速流、带攻角的高超声速锥形流和侧压式高超声速进气道流动.SSPNS计算结果与NASA UPS程序数值结果、文献提供的实验数据及理论分析结果符合得很好.对比研究表明,SSPNS法与传统时间迭代法相比,二者计算精度相当,而SSPNS计算速度快1~2个量级,存储量至少低1个量级. 展开更多
关键词 抛物化NS方程 空间推进算法 LU—SGS隐式积分方法 混合型迎风格式 声速/高超声速流动
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MODAL FREQUENCY CHARACTERISTICS OF AXIALLY MOVING BEAM WITH SUPERSONIC/HYPERSONIC SPEED 被引量:4
11
作者 王亮 陈怀海 贺旭东 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2011年第2期163-168,共6页
The vibration characteristics of transverse oscillation of an axially moving beam with high velocity is in- vestigated. The vibration equation and boundary conditions of the free-free axially moving beam are derived u... The vibration characteristics of transverse oscillation of an axially moving beam with high velocity is in- vestigated. The vibration equation and boundary conditions of the free-free axially moving beam are derived using Hamilton's principle. Furthermore, the linearized equations are set up based on Galerkinl s method for the ap- proximation solution. Finally, three influencing factors on the vibration frequency of the beam are considered: (1) The axially moving speed. The first order natural frequency decreases as the axial velocity increases, so there is a critical velocity of the axially moving beam. (2) The mass loss. The changing of the mass density of some part of the beam increases the beam natural frequencies. (3) The thermal effect.' The temperature increase will decrease the beam elastic modulus and induce the vibration frequencies descending. 展开更多
关键词 axially moving beam VIBRATION thermal effect supersonic/hypersonic
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结合次流控制的壁面鼓包对激波/边界层干扰的控制方法研究 被引量:1
12
作者 程代姝 张悦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期528-537,共10页
为了对超声速、高超声速进气道内激波/边界层干扰现象进行有效控制,提出了一种结合次流控制的壁面鼓包控制激波/边界层干扰的方法,并对相关流动机理及参数影响规律进行了研究。结果表明:将次流控制与壁面鼓包相结合,利用鼓包前后存在的... 为了对超声速、高超声速进气道内激波/边界层干扰现象进行有效控制,提出了一种结合次流控制的壁面鼓包控制激波/边界层干扰的方法,并对相关流动机理及参数影响规律进行了研究。结果表明:将次流控制与壁面鼓包相结合,利用鼓包前后存在的压差,将激波入射导致的分离区内的低能流引入鼓包下方的引流腔,在减少分离包内低能流的同时,促进分离包的再附着,有效地缩小了激波入射导致的边界层分离,改善了通道内的流动状态,降低了流动损失。同时,将引流腔中的气流从鼓包下游的吹气缝中喷出,对当地边界层起到了一定的能量补充效果,并避免了捕获流量的损失。相较于现有的壁面鼓包控制方案,结合次流控制后可以在较大激波入射范围内实现对激波/边界层干扰的控制,通道出口的总压恢复系数的最大改善幅度可以达到5%以上。此外,将引气缝布置在鼓包迎风面,并且当单条引气缝的宽度和间距固定不变,而引气缝总宽度和单条引气缝宽度之比不大于3时,可以获得较好的控制效果。 展开更多
关键词 声速/高超声速进气道 激波/边界层干扰 次流控制 壁面鼓包
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唇罩激波/边界层干扰的壁面鼓包/次流循环组合控制方法研究 被引量:1
13
作者 程代姝 张悦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1744-1752,共9页
为了对超声速、高超声速进气道内多道连续唇罩激波/边界层干扰现象进行有效控制,提出了一种壁面鼓包/次流循环的组合控制方法,并对相关流动机理及参数影响规律进行了研究。结果表明:通过小尺度鼓包迎风侧弱压缩波束的预增压效应,实现对... 为了对超声速、高超声速进气道内多道连续唇罩激波/边界层干扰现象进行有效控制,提出了一种壁面鼓包/次流循环的组合控制方法,并对相关流动机理及参数影响规律进行了研究。结果表明:通过小尺度鼓包迎风侧弱压缩波束的预增压效应,实现对第一道唇罩激波/边界层干扰的控制;同时,在压差力的驱动下,鼓包下游第二道唇罩激波作用导致的边界层分离包内的低能流进入次流循环装置,并从上游压缩面上的吹气缝喷出,实现对第二道唇罩入射激波的控制。在鼓包与次流循环装置的共同作用下,两道唇罩激波产生的边界层分离被有效隔离并分别控制。同时,本控制方案不会造成进气道捕获流量的损失。相较于无控制方案,鼓包/次流循环组合控制方案可以在来流马赫数为3.95~6.95内实现对多道连续唇罩激波/边界层干扰的控制,改善内通道中的流动,提高进气道的总压恢复性能,最大改善幅度可以达到15.7%。此外,为保证控制效果,应选择合适的吹气缝和引气缝位置。 展开更多
关键词 声速/高超声速进气道 唇罩激波/边界层干扰 边界层分离 壁面鼓包/次流循环
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典型激波针减阻降热特性及流动机理 被引量:3
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作者 何坤 袁化成 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1064-1078,共15页
为研究激波针对超/高超声速钝头飞行器进行减阻降热的相关特性,采用数值模拟方法对6种典型激波针构型的流动特征开展系统研究。给出了激波针长度、来流马赫数对流动特征的影响规律,并对其形成机理进行了探讨。结果显示:马赫数较低时,头... 为研究激波针对超/高超声速钝头飞行器进行减阻降热的相关特性,采用数值模拟方法对6种典型激波针构型的流动特征开展系统研究。给出了激波针长度、来流马赫数对流动特征的影响规律,并对其形成机理进行了探讨。结果显示:马赫数较低时,头部有扰流物的5种激波针在回流区即将分裂时减阻率最大;马赫数较高时,减阻率在回流区分裂前后出现局部峰值,但最大减阻率将出现在回流区分裂后更长的激波针长度下。马赫数为3时,6种构型减阻率达最大时的相对长度在0.8~1.2之间,相比而言,球型、半球型和双锥型的减阻效果最好,最大减阻率为45%~50%;圆锥型最差,为20%~25%,明显低于头部有扰流物的构型。相同的激波针长度下,头部有扰流物构型的减阻率随马赫数增大而增大,圆锥型则相反。流场回流区、分离激波、弓形激波、局部膨胀流动等导致的压力分布变化是构型整体阻力变化的主要成因。 展开更多
关键词 激波针 钝体前缘 超/高超声速 减阻降热特性 流动机理
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Mixing and combustion in supersonic/hypersonic flows 被引量:1
15
作者 Wei HUANG Jun-tao CHANG Li YAN 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第8期609-613,共5页
Under the guidance of the major two-period research program of the National Natural Science Foundation of China,the hypersonic technique has steadily matured.Further development of its core component-the airbreathing ... Under the guidance of the major two-period research program of the National Natural Science Foundation of China,the hypersonic technique has steadily matured.Further development of its core component-the airbreathing hypersonic propulsion system,and of some novel concepts of the combined cycle engine,is needed urgently to meet the power requirements of single/two-stage-to-orbit manned spacecraft and hypersonic aircraft,such as the SR-72(Fig.1).However,the resident time of the high-speed flow in the scramjet combustor is very limited,only a few milliseconds,and the generation of useful thrust through additional heat at such high speeds is still a challenging task(Huang et al.,2019).Therefore,many mixing augmentation devices have been proposed and investigated,as well as flame propagation and stabilization mechanisms in the supersonic or hypersonic flow(Huang et al.,2018).Fig.2 shows the operational process in an airbreathing hypersonic propulsion system.The developed computational fluid dynamics(CFD)approaches,such as the efficient WENOCU4 developed by Li et al.(2020),have contributed greatly to ground experimental testing,especially of approaches with high-order accuracy. 展开更多
关键词 混合 燃烧 超/高超声速气流 模态转换 激波/边界层干扰
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激波/边界层干扰及微型涡流发生器控制研究进展 被引量:16
16
作者 吴瀚 王建宏 +2 位作者 黄伟 杜兆波 颜力 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期151-164,共14页
激波/边界层干扰是一种发生在超声速/高超声速流动中的普遍现象。该现象将引起分离、流场结构振荡、局部高热通量和压力载荷。主要总结了近十年来激波/边界层干扰特性与微型涡流发生器及其组合体在流动控制中的最新进展。微型涡流发生... 激波/边界层干扰是一种发生在超声速/高超声速流动中的普遍现象。该现象将引起分离、流场结构振荡、局部高热通量和压力载荷。主要总结了近十年来激波/边界层干扰特性与微型涡流发生器及其组合体在流动控制中的最新进展。微型涡流发生器是目前研究最多、应用最广泛的控制方法,其流动机理和控制特性被大量挖掘。为了适应来流条件的变化、满足实际工况的需要,应开发定量评估和参数化设计方法。同时,应探索微型涡流发生器与其他控制方法的组合,实现更大程度、更广范围流场的控制。 展开更多
关键词 激波/边界层干扰 声速/高超声速流动 流动分离 流动控制 微型涡流发生器
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DNS of a spatially evolving hypersonic turbulent boundary layer at Mach 8 被引量:6
17
作者 LIANG Xian LI XinLiang 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2013年第7期1408-1418,共11页
This paper reports the direct numerical simulation (DNS) for hypersonic turbulent boundary layer over a flat-plate at Ma∞ =8 with the ratio of wall-to-freestream temperature equal to 1.9, which indicates an extremely... This paper reports the direct numerical simulation (DNS) for hypersonic turbulent boundary layer over a flat-plate at Ma∞ =8 with the ratio of wall-to-freestream temperature equal to 1.9, which indicates an extremely cold wall condition. It is primarily used to assess the wall temperature effects on the mean velocity profile, Walz equation, turbulent intensity, strong Reynolds analogy (SRA), and compressibility. The present high Mach number with cold wall condition induces strong compressibility effects. As a result, the Morkovin's hypothesis is not fully valid and so the classical SRA is also not fully consistent. However, some modified SRA is still valid at the far-wall region. It is also verified that the semi-local wall coordinate y* is better than conventional y+ in analysis of statistics features in turbulent boundary layer (TBL) in hypersonic flow. 展开更多
关键词 DNS compressibility effects turbulent boundary layer
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Comparative study on aerodynamic heating under perfect and nonequilibrium hypersonic flows 被引量:3
18
作者 Qiu Wang Jin Ping Li +1 位作者 Wei Zhao Zong Lin Jiang 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期78-84,共7页
In this study, comparative heat flux measurements for a sharp cone model were conducted by utilizing a high enthalpy shock tunnel JF-10 and a large-scale shock tunnel JF-12, responsible for providing nonequilibrium an... In this study, comparative heat flux measurements for a sharp cone model were conducted by utilizing a high enthalpy shock tunnel JF-10 and a large-scale shock tunnel JF-12, responsible for providing nonequilibrium and perfect gas flows, respectively. Experiments were performed at the Key Laboratory of High Temperature Gas Dynamics(LHD), Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences. Corresponding numerical simulations were also conducted in effort to better understand the phenomena accompanying in these experiments. By assessing the consistency and accuracy of all the data gathered during this study, a detailed comparison of sharp cone heat transfer under a totally different kind of freestream conditions was build and analyzed. One specific parameter, defined as the product of the Stanton number and the square root of the Reynold number, was found to be more characteristic for the aerodynamic heating phenomena encountered in hypersonic flight. Adequate use of said parameter practically eliminates the variability caused by the deferent flow conditions, regardless of whether the flow is in dissociation or the boundary condition is catalytic. Essentially, the parameter identified in this study reduces the amount of ground experimental data necessary and eases data extrapolation to flight. 展开更多
关键词 aerodynamic heating HYPERSONIC shock tunnel Stanton number sharp cone
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A rapid approach to convective aeroheating prediction of hypersonic vehicles 被引量:11
19
作者 ZHAO JiSong GU LiangXian MA HongZhong 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2013年第8期2010-2024,共15页
A rapid approach to hypersonic aeroheating predictions in the stagnation region and downstream is developed in the present paper.The engineering method is used to calculate inviscid hypersonic flowfields to reduce tim... A rapid approach to hypersonic aeroheating predictions in the stagnation region and downstream is developed in the present paper.The engineering method is used to calculate inviscid hypersonic flowfields to reduce time cost,and a combination of the mass flow balance technique and the axisymmetric analog is proposed to account for the entropy swallowing effects.A three-dimensional linear method is derived to fit the vehicle surface flowfields.Then a new axisymmetric analog method based on linear flowfields and linear surface equations is developed,with the complexity and computational cost reduced dramatically.In the stagnation region,an implicit surface fitting is introduced to approximate the primary curvatures and a robust aeroheating prediction method is constructed.The proposed approach is verified on a variety of configurations including spherically blunted cone,double ellipsoid and aerospace vehicle.Numerical results indicate the followings:1)The approach predicts aeroheating in about one second and the results agree well with CFD simulations and wind-tunnel measurements;2)with the help of entropy correction,the precision is further improved in the streamline diverging regions on the vehicle surface,while little improvement is found after entropy correction in the regions where the streamlines do not diverge. 展开更多
关键词 aeroheating prediction linear flowfield axisymmetric analog three-dimensional stagnation point entropy swallowing
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Effects of Compressibility and Knudsen Number on the Aero Optics in Hypersonic Flow Fields 被引量:4
20
作者 任维 刘洪 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2016年第3期270-279,共10页
Tsien summarized the similarity in hypersonic flows, and related Knudsen number to Mach number and Reynolds number. Recently, a path-based problem, aero-optical effect, arises in hypersonic flows, and it concerns abou... Tsien summarized the similarity in hypersonic flows, and related Knudsen number to Mach number and Reynolds number. Recently, a path-based problem, aero-optical effect, arises in hypersonic flows, and it concerns about the compressibility and the Knudsen number of the gas flows, which differs from the Tsien's focus to some extent. In this paper, the similarity of hypersonic aero optics is theoretically studied, and both flow fields and induced aero-optical effect after flows pass through a cylinder are predicted by a well-accepted particle-based method, direct simulation Monte-Carlo(DSMC) method. The results show that the optical distortions are inversely proportional to the Knudsen number, while the compressibility plays an important role in the optical degradations.Hence, it is confirmed that the effects of Mach number and Knudsen number on the aero-optical effect induced by hypersonic flows are of great significance. Besides, since the Knudsen number is defined straightforwardly based on the optically active region, the physics is clearer than any other similarity criteria. 展开更多
关键词 aero optics hypersonic flows similarity Knudsen number
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