基于Reentry﹢F的气动热工程方法及转捩研究

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1、2015年第3期导弹与航天运载技术No.32015总第339期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.339文章编号：1004-7182(2015)03-0048-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150312基于ReentryF的气动热工程方法及转捩研究高莹莹，史增民，李旭东，张杨，张燕红（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）摘要：利用ReentryF飞行试验测量结果，应用变熵膨胀法及变熵流线法两种工程方法计算并与飞行结果比较，验证工程方法的准确性。同时利用数值模拟方法进行对比分析。通过

2、对热流密度、转捩高度、转捩位置等参数的比较，研究边界层转捩判据的适用性。尽管与飞行试验结果存在一定的差异，但是在加热最严重的湍流区域相差很小，存在的差异不会对工程设计造成重大的影响。通过对转捩准则的研究，得到ReentryF适用的转捩判据。还需要在后续工作中进一步减小计算与飞行试验结果的差异，研究转捩准则的适用范围。关键词：高超声速；ReentryF；气动热；工程方法；转捩准则中图分类号：V411.4文献标识码：AResearchontheAerodynamicHeatingEngineeringMethodandTransitionCorrelat

3、ionBasedonReentryFGaoYing-ying,ShiZeng-min,LiXu-dong,ZhangYang,ZhangYan-hong(BeijingInstituteofAerospaceLongMarchVehicle,Beijing,100076)Abstract:UsingtheflightdataofReentryF,theexpandingandthestreamlinemethodsincludingtheeffectsofentropylayerswallowingarepresent.Theresultsareco

4、mparedwiththeflightdatatovalidatetheaccuracyoftheengineeringmethods.Thenumericalsimulationisalsousedtocomparewiththeflightdata.Theheatflux,theheightandthelocationoftransitionarecomparedtoevaluatetheboundarylayertransition.Thoughtheresultsoftheengineeringmethoddonotagreewellwith

5、theflightdata,thedifferenceinthemostheatedturbulenceregionisverysmall,whichcannotaffecttheengineeringdesigngreatly.ThetransitioncorrelationsarediscussedtofindthesuitabletransitioncorrelationforReentryF.Thedifferencefromtheflightdatashouldbereducedandtheapplicationforhypersonicv

6、ehicletransitioncorrelationneedstobestudiedinthefuturework.KeyWords:Hypersonic;ReentryF;Aerodynamicheating;Engineeringmethod;Transitioncorrelation0引言长，对飞行器表面热防护提出了很高的要求。因此预高超声速飞行器的飞行马赫数较高，很大部分的测转捩对高超声速飞行器的性能实现和精确设计有着动能向热能转化，致使壁面附近气温很高，在高温气重要作用。体和飞行器表面之间产生很大的温差，从而导致飞行在高超声速飞行器的设计

7、中，研究气动热的方法器表面温度剧烈上升。在飞行器设计过程中必须采取通常可分为地面风洞试验、飞行试验、数值方法、工相应的防热措施，而防热设计的前提是确定飞行器表程方法。虽然工程估算方法的精度有限，但表面热流面热流分布。因此气动热环境预测是高超声速飞行器工程估算方法应用简单、快速可靠并能满足工程设计防热设计的重要问题。需要，因此得到很好的发展，在飞行器的初步设计中飞行器再入过程中随着高度的降低，大气密度从占有重要的地位。低到高，流体的粘性效应也随之增长，流动从有序的本文根据NASA的ReentryF飞行试验测量结果，层流状态转捩到湍流状态。转捩对防热系统

8、的设计同使用目前国内工程设计单位常用的变熵膨胀法及变熵样有着重要的影响，转捩过程中气动热会发生急剧增流线法两