基于Fluent的高超音速共形整流罩面形设计.pdf

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1、硕士学位论文基于Fluent的高超音速共形整流罩面形设计THESURFACESHAPEDESIGNOFHYPERSONICCONFORMALDOMEBASEDONFLUENT曹宝峰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O439学校代码：10213国际图书分类号：629.53密级：公开工程硕士学位论文基于Fluent的高超音速共形整流罩面形设计THESURFACESHAPEDESIGNOFHYPERSONICCONFORMALDOMEBASEDONFLUENT硕士研究生：曹宝峰导师：范志刚教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航

2、天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O439U.D.C:629.53DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHESURFACESHAPEDESIGNOFHYPERSONICCONFORMALDOMEBASEDONFLUENTCandidate：CaoBaofengSupervisor：Prof.FanZhigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：OpticalEng

3、ineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要装有红外成像探测系统的飞行器在超音速飞行状态下，其前端的头罩前的气体受到强烈压缩，会形成很薄的激波层，激波层内飞行器受到的压强变大，温度也急速升高，产生的红外辐射导致探测器的信噪比降低，从而影响飞行器的红外探测和制导功能。传统的球型整流罩在高超音速飞行下，将会受到更大的空

4、气阻力和复杂热，共形整流罩凭借流线型的轮廓和外形，可显著降低导弹的飞行阻力，缩短飞行时间，提高光学系统的环境适应能力。Fluent作为目前国内使用最多的CFD软件之一，有很强的仿真功能和适用范围，论文基于此软件对高超音速飞行器不同面型的整流罩开展外流场特性分析。基于Fluent仿真平台，根据有限元理论建立了外流场仿真模型，计算几种不同面型整流罩的高超音速外流场的空气密度场、压强场、温度场和热流密度场，通过仿真结果评价不同面型整流罩的外流场特性。基于Fluent仿真平台，建立了不同面型仿真模型，分析各面型因素对空气动力学性能的影响。针对离心率

5、和长径比，研究二者与空气阻力系数间的关系。研究小攻角范围内双曲型整流罩的空气动力学性能。基于Zernike像差理论，研究整流罩内表面面型优化设计方法，设计了带有固定校正板的双曲型整流罩光学系统，设计后的系统结构简单且有效降低了整流罩引入的动态像差，对设计结果进行像质评价。关键词：超音速；二次曲面；Fluent；外流场；固定校正板-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthehigh-speedflights,thegasinfrontoftheaircraftequippedwiththeinfraredimagingdet

6、ectionsystemisstronglycompressed,thecompressionwillformaverythinshocklayer.Thepressureinsidetheshocklayerincreases,andthetemperatureisalsorapidlyrising.Infraredradiationcausesthedetector'ssignal-to-noiseratiotodecrease,thusaffectingthespacecraft'sinfrareddetectionandguidan

7、cefunctions.Thetraditionalsphericaldomeundersupersonicwillcreatesgreaterairresistanceandcomplexheat.Buttheconformaldome,byitsstreamlinedappearanceandshape,cansignificantlyreducetheairresistance,shortentheflighttimeandimprovetheenvironmentaladaptabilityoftheopticalsystem.As

8、oneofthemostwidelyusedCFDsoftwaresinChina,Fluenthasastrongsimulationfunctionandapplicatio