飞行器突起物周围气动加热的计算方法

有压缩拐角区域的突起物的局部气动加热问题表现为流动的分离与再附。许多研究人员对这类突起物的气动加热问题做了大量的理论和实验研究。本文通过对其流动情况的分析，结合大量的实验数据，对压缩拐角区域气动加热问题，给出了一种有效的工程计算方法。     

RANS/LES在超声速突起物绕流中的应用研究

安装在超声速/高超声速飞行器表面的突起物如机翼、控制舵等通常会导致复杂的激波/边界层干扰,对突起物的局部气动特性甚至飞行器整体的气动特性产生较大的扰动.在采用计算流体力学(CFD)数值模拟此类问题时,传统的求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程方法由于不能准确预测湍流脉动流场并且精度有限,在应用上受到一定的限制.本文在研究B-L (Baldwin-Lomax)内层模型和Smagorinsky亚格子模型优缺点的基础上,提出了一种新型的RANS/LES(Large Eddy Simulation)混合模型,并进行了算例验证,证实了该方法的可行性.在此基础上,对火箭表面突起物的干扰流场进行了数值模拟研究,细致地刻画了突起物附近的激波/边界层干扰、剪切层失稳和底部分离涡形成的非定常过程,获得了突起物及火箭表面上的压力脉动历程并进行了频谱分析.研究发现,相对于突起物底部的非定常分离流动,突起物前缘的激波和边界层相互干扰的非定常过程是突起物周围压力脉动的主导因素,这种高频的压力脉动可能对火箭内设备的正常工作产生不利的影响.     

三角形突起物后自由旋涡的稳定性

用不可压位流理论证明了三角形突起物后存在自由旋涡的驻定态位置，且在该处稳定的自由旋涡是中性稳定性，并提供了各种形状的三角形突起物所对应的自由旋涡驻定态位置，而在实验条件下，需用侧壁抽吸，才能捕促到稳定的旋涡。     

TY-3探空火箭突起物气动加热计算

采用平面斜激波理论、锥形流动理论、普朗特-迈耶膨胀流动理论和有关气动加热的理论方法，对TY-3探空火箭的尾翼前缘、气流导流块两突起物处的气动加热情况进行计算，计算结果与飞行实验结果作了比较，证明所采取的防热设计是有效的。     

防热层表面突起物及内部结构的温度场分析

阐述了高超声速和超声速流动条件下,返回式航天器防热层表面的突起物所引起局部过热问题,分析了突起物对其周围防热层表面的局部热环境的影响及其本身表面所处的热环境。以ARIES前后处理软件和NASTRAN分析程序为工具,分别计算了在试验热环境条件下及轨道热环境条件下突起物上的温度分布,并与试验结果进行对比,计算结果与试验结果吻合得相当好,从而证明了本文对防热层表面突起物所引起的局部过热问题所采用的分析方法和途径的合理性与先进性。同时也证明了本文对突起物周围及其本身的热流密度的工程简化是合理的。