《磁流體動力學在高超聲速飛行器套用中的幾個基本問題》是依託北京航空航天大學，由李椿萱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁流體動力學在高超聲速飛行器套用中的幾個基本問題
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：李椿萱
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，磁流體動力學在高超聲速飛行器上的套用已成為世界各航空航天大國研究的熱點問題。目前磁流體技術研究主要集中在以下四個方面：基於磁流體的能量分配發動機技術，大尺度進氣道流動控制技術，近壁面流動控制技術，前緣流動控制技術。現有文獻對磁流體流動控制採用二維計算，雖然對磁流體發生器和磁流體加速器進行了三維數值模擬研究，但並不能很好地反映磁流體部件內部複雜的介質本構關係和特有的由電子和離子引起的電磁效應。本項目將分析高溫、高速可壓縮磁流體的氣體熱動力學及熱電磁效應的基本特性，以及確定其對高超聲速飛行器熱氣動控制的關鍵機制與參數；掌握磁流體發生器、磁流體加速器等關鍵分系統的工作原理；分析研究三維情況下大尺度磁流體激波控制和邊界層流動分離磁流體控制技術的物理機理。本項研究為磁流體流動控制相關技術的基礎性研究，將為磁流體流動控制技術和磁流體能量旁路技術在高超聲速飛行器上的套用提供良好的技術儲備。
結題摘要
近年來，磁流體動力學在高超聲速飛行器上的套用已成為世界各航空航天大國研究的熱點問題。基於磁流體能量分配的動力系統技術和多尺度磁流體流動控制技術的磁流體旁路衝壓發動機推進系統，在一定程度上可以提高超燃衝壓發動機的燃燒效率和推力特性，為提高高超聲速飛行器的飛行性能提供了可行方案。前緣磁流體流動控制技術，可以改變近壁面流動的物理量梯度，從而降低當地的壁面熱流密度，為高超聲速飛行器前緣的熱防護難題提供了新思路。基於此，本項目分析了高溫、高速可壓縮磁流體的氣體熱動力學及熱電磁效應的基本特性，建立了可用於高超聲速磁流體動力學的基本模型，推導並給出了一個適於任意磁場布置形式的低磁雷諾數近似下磁流體湍流的非線性渦粘性k-ω模型，並對高超聲速熱化學非平衡流動振動-離解耦合效應開展了機理研究，建立了振動-離解耦合效應的約化模型。對多種形式的磁流體發生器進行了數值模擬研究，掌握其工作原理，分析並總結了磁流體發生器的熱電磁流動特性和發電性能；對多種外形結構開展磁流體激波控制技術研究，分析並總結了磁流體控制技術的物理機理和規律。本項研究為磁流體流動控制相關技術的基礎性研究，將為磁流體流動控制技術和磁流體能量旁路技術在高超聲速飛行器上的套用提供良好的技術儲備。
