《切向噴注的超音速氣膜冷卻壓縮性效應的數值模擬研究》是依託中國航天空氣動力技術研究院，由時曉天擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：切向噴注的超音速氣膜冷卻壓縮性效應的數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：時曉天
- 依託單位：中國航天空氣動力技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
切向噴注的超音速氣膜冷卻是高超聲速/超聲速飛行器重要的主動熱防護措施之一，其流場涵蓋了超聲速壁湍流和自由剪下湍流的流動特徵，包含豐富的流動現象，給數值模擬帶來了較大的挑戰，當前用於超音速氣膜模擬的數值格式以二階精度為主，缺乏採用高精度數值格式開展超音速氣膜的數值；壓縮性效應對於超聲速氣膜的流場特徵、流動結構和冷卻效率的影響尚不清晰，甚至存在相互矛盾的認識。目前，超聲速氣膜的數值模擬研究及壓縮性效應尚存在諸多不足。本項目擬以數值模擬和理論分析為研究手段，構建超音速氣膜的高精度間斷有限元(DG)格式，開展高精度數值格式超音速氣膜流動的預測能力的探討，以期提高當前數值模擬對於飛行器氣動熱效應的數值預測精度。在不同壓縮性效應流動參數範圍開展系統的數值模擬，獲得可靠的計算資料庫；通過理論分析和數據後處理，探索壓縮性效應對於超音速氣膜的流動特徵和冷卻效率影響，為超音速氣膜的預測提供科學依據和工程模型。
結題摘要
切向噴注的超音速氣膜冷卻是高超聲速/超聲速飛行器重要的主動熱防護措施之一，其流場涵蓋了超聲速壁湍流和自由剪下湍流的流動特徵，包含豐富的流動現象，給數值模擬帶來了較大的挑戰。目前，超聲速氣膜的數值模擬研究及壓縮性效應尚存在諸多不足。本項目擬以數值模擬和理論分析為研究手段，對壓縮性效應對冷卻效率的影響展開了研究。通過引進數值方法的最新成果，改進了高精度間斷有限元(DG)格式，形成數值方法具有高精度的同時，適用範圍及穩定性有所提高；對自由剪下湍流及壁湍流的數值模擬，表明當前的數值模擬方法具有較高的精度及對流場的精細結構的描述能力；對文獻中氣膜流動的試驗的模擬表明對冷卻效率的預測精度能夠取得較好的效果；在此基礎上，開展了氣膜流動的數值模擬，建立了資料庫；對壓縮性效應對冷卻效率的影響從流場特徵、理論分析及流動結構方面進行了分析；通過數據擬合及最小二乘構建了冷卻效率的經驗預測模型，預測結果表明模型的可靠性。
