空间再入飞行器热气动弹性数值研究进展

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1、航天返回与遥感第37卷第1期10SR～CECRAFTRECOVERY＆REMOTESENSING2016年2月空间再入飞行器热气动弹性数值研究进展张章黄伟唐明章王伟志(北京空间机电研究所，北京100094)摘要热气动弹性分析关系到空间再入飞行器的气动性能、结构安全和振动特性。文章对空间再入飞行器热气动弹性研究的数值方法和研究进展进行了回顾；总结了热气动弹性数值的模拟内容、气／固／热多物理场耦合方法和高超声速气动力、气动热求解方法等方面研究的典型成果与特点；比较了单向耦合分层求解方法与双向耦合方法在热气动弹性分析方面的优缺点，指出气动力、气动热的工程计算方法和降阶方法存在一定误差，采

2、用时域方法求解Navier．Stokes方程的全阶模型获取气动力和气动热更为准确；并对未来的研究趋势进行了展望，提出了需要进一步深入探讨的若干问题，包括空间再入过程气／热／固多场耦合物理机制的准确描述、空间充气式再入减速器这类柔性结构的热气动弹性分析以及热气动弹性试验验证等三个方面。关键词空间再入热气动弹性数值研究气／固／热耦合中图分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1009．8518(2016)01—0010—12DOI：10．3969／j．issn．1009—8518．2016．01．002AReviewofAerothermoelasticNumericalResea

3、rchonSpaceReentryVehiclesZHANGZhangHUANGWeiTANGMingzhangWANGWeizhi(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094．China)AbstractAerothermoelasticresearchiSamajorconcernforaerodynamicperformance．structuresaftyandvibrationcharacteristicsofaspacereentryvehicle．Areviewofnumericalresear

4、chonspacereentryvehicleaerothermoelasticityispresentedinthispaper，includingtypicalinvestigationonaero—thermo·structurecoupl-ingandcomputationmethodofunsteadyaerodynamicsandaerothermodynamicsinhypersonicflow．Further—more，acomparisonbetweenone—waycouplingandtwo-waycouplingmethodisconductedinthis

5、paper,whichpointsoutthatbothengineeringsimplifiedcalculationmethodandorder-reducedmethodhavesomeerrorinaerodynamicandaerothermodynamiccalculation．whileacomputationalfluiddynamicmodeltosolveNavi—er-StokesequationintimedomainiSmoreaccurateinaerodynamicandaerothermodynamicnumericalsimula．tion．Fin

6、ally,severalpossibleaerothermoelasticresearchtrendsarealsodiscussed．Aero—thelTnO—structurecouplingmechanism，andflexiblestructureaerothermoelasticityanalysissuchasinflatablespacereentryaero-shellarevaluableinfurtherstudy．Andmoreattentionshouldbepaidtohypersonicexperimentalresearchtovalidateaccu

7、racyofnumericalaerothermoelasticanalysis．Keywordsspacereentry；aerothermoelastic；numericalresearch；aero··thermo--structurecoupling收稿日期：2015-10．19基金项目：载人航天预研项目第1期张章等：空间再入飞行器热气动弹性数值研究进展0引言空间再入飞行器一般指的是飞行马赫数Ma>5，冲出大气层后再次进入大气层的飞行器。返回舱、充气式再人减速