新一代高超声速飞行器面临更为严峻的热环境,需要引入总体性能更优的主动式和组合式热防护技术。本书介绍高超声速飞行器主动减阻降热技术研究成果及其应用,包括高超声速气动力热数值模拟方法、高超声速飞行器喷流减阻降热、高超声速飞行器喷流激波针减阻降热、高超声速飞行器气膜冷却、高超声速飞行器发散冷却、高超声速飞行器气膜发散组合冷却等内容。
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高超声速飞行器设计长期从事飞行器设计方法及关键技术研究,先后主持国家自然科学基金、国家863计划、国防装备预先研究、国家重大专项、国防创新特区等项目50余项。被评为国家863计划“十一五”先进个人,获国家科技进步二等奖1项,军队科技进步一等奖1项、二等奖2项。出版学术专著6部,发表论文60余篇,已授权发明专利60余项。
目录
丛书序
前言
第1章绪论1
1.1技术需求/1
1.2研究现状/7
1.2.1喷流/7
1.2.2激波针/14
1.2.3气膜冷却/23
1.2.4发散冷却/26
1.2.5组合减阻降热/33
1.3发展建议/47
1.4本书研究内容/48
参考文献/50
第2章数值模拟方法及验证65
2.1控制方程/65
2.2湍流模型/67
2.3边界条件/68
2.4方法验证/69
2.4.1喷流/69
2.4.2激波针/70
2.4.3高超声速流动/71
2.4.4网格无关性验证/73
2.5本章小结/75
参考文献/75
第3章乘波构型高超声速飞行器喷流减阻降热77
3.1乘波构型高超声速飞行器喷流方案/77
3.2喷流方案对减阻降热特性影响/80
3.2.1单孔喷流对减阻降热特性影响/80
3.2.2喷孔数量对减阻降热特性影响/82
3.3多点喷流对减阻降热特性影响/89
3.3.1喷流总压比/89
3.3.2来流攻角/94
3.3.3来流马赫数/100
3.4本章小结/105
参考文献/106
第4章空天飞行器多点喷流减阻降热108
4.1空天飞行器喷流方案/108
4.2流场结构/110
4.3喷孔位置对减阻降热特性影响/113
4.4喷孔直径对减阻降热特性影响/117
4.5本章小结/121
参考文献/122
第5章高超声速飞行器逆向喷流激波针减阻降热124
5.1数值计算模型/124
5.2流场结构及减阻降热特性/126
5.2.1流场结构/126
5.2.2减阻降热特性/132
5.3激波针长度对减阻降热特性影响/139
5.4攻角对减阻降热特性影响/145
5.5本章小结/150
参考文献/151
第6章高超声速飞行器侧向喷流激波针减阻降热152
6.1数值计算模型/152
6.2流场结构及减阻降热特性/154
6.3侧向喷孔数量对减阻降热特性影响/155
6.4侧向喷孔间距对减阻降热特性影响/161
6.5本章小结/164
参考文献/165
第7章高超声速飞行器新型双喷流激波针减阻降热167
7.1数值计算模型/167
7.2逆向喷流激波针与侧向喷流组合方法/169
7.2.1流场结构及减阻降热特性/169
7.2.2侧向喷流位置对减阻降热特性影响/172
7.2.3喷流总压比对减阻降热特性影响/175
7.3逆向喷流激波针与后向喷流组合方法/179
7.3.1流场结构及减阻降热特性/179
7.3.2激波针长度对减阻降热特性影响/181
7.3.3喷流总压比对减阻降热特性影响/185
7.3.4等质量流量对减阻降热特性影响/189
7.4本章小结/196
参考文献/197
第8章极高动压飞行环境下喷流激波针减阻降热198
8.1旋成体构型飞行器数值计算模型/198
8.2旋成体构型飞行器喷流激波针减阻降热特性/200
8.2.1减阻降热有效性验证/200
8.2.2减阻降热特性/204
8.3升力体构型飞行器数值计算模型/223
8.4升力体构型飞行器喷流激波针减阻降热特性/224
8.4.1减阻降热有效性验证/224
8.4.2减阻降热特性/227
8.5本章小结/245
参考文献/246
第9章高超声速飞行器气膜冷却与发散冷却248
9.1数值计算模型/248
9.1.1物理模型与计算域/248
9.1.2边界条件/251
9.1.3数值模拟方法验证/253
9.2高超声速飞行器前缘气膜冷却/257
9.2.1单气膜孔/258
9.2.2双气膜孔/261
9.2.3三气膜孔/263
9.3高超声速飞行器前缘发散冷却/265
9.4高超声速飞行器前缘组合冷却/269
9.5冷却剂对组合冷却特性的影响/272
9.5.1给定质量流量/272
9.5.2给定流动速度/278
9.6本章小结/282
参考文献/283
第10章高超声速飞行器气膜发散组合冷却285
10.1来流攻角对组合冷却特性影响/285
10.2楔角对组合冷却特性影响/289
10.3非对称构型组合冷却特性/291
10.4飞行速度对组合冷却特性影响/295
10.4.1定质量流量/295
10.4.2变质量流量/297
10.5飞行高度对组合冷却特性影响/300
10.6本章小结/303
参考文献/304