近空间高超飞行器气动热红外特性数值仿真

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1、第27卷第1期计算机仿真2010年1月文章编号：1006—9348(2010)01—0114—05近空间高超飞行器气动热红外，¨-、j‘，-特性数值仿真张胜涛，陈方，刘洪(上海交通大学航空航天学院。上海200240)摘要：研究飞行器提高自身生存和突防能力，提高红外探测精度，针对近空间高超声速飞行器的气动热红外辐射特性开展了数值仿真研究。利用Jameson中心差分格式，并引入了类TVD变量修正．数值求解=i维Navier—Stokes方程获得较为精确的流场参量。以已知流场参量为基础，采用精细的逐线计算模型计算气体的辐射吸收系数，考虑了光谱线的压力增宽和多普勒增宽混合效应；通过有限体积法求

2、解辐射传输方程，空间离散采用与流场相同的计算网格，避免了插值的麻烦，采用了一种较为精确的离散格式。以典型的锥导乘波构型为例，应用所建方法和计算程序数值仿真了其在3—5p．m波段的红外辐射空间分布。仿真结果分析表明，模型和方法是合理可行的，可以为红外隐身i殳计提供一定的参考依据。关键词：高超声速飞行器；红外辐射；有限体积法；乘波构型；数值仿真中图分类号：V211．3文献标识码：BNumericalSimulationofAero—．thermalInfraredRadiationofNearSpaceHypersonicVehicleZHANGSheng—tao，CHENFang，LIU

3、Hong(SchoolofAeronauticsandAstronautics，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)ABSTRACT：Withthedesignofitffraredstealtha8applicationbackground，thispaperhasdoneresearchonnumeri—calsimulationofaero—thermalinfraredradiationofnearspacehypersonicvehicle．Forobtainingmoreaccurateflowfieldparam

4、eters，theJamesoncentraldifferenceschemewithTVDamendmentisusedtosolveNavier—Stokesequa-tions．Onthebasisofknownflowfieldparameters，apreciseLine—by—Linemethodisemployedtocalculateindia-tionabsorptioncoefficientofgases，consideringmixedeffectofpressurebroadeningandDopplerbroadeningofspec—trallines．Th

5、efinitevolumemethodisappliedtOsolveradiationtransferequation，adoptingthesame咖dasflowfieldforspacediscretizationwhicheliminatesthetroubleofinterpolationandanewmoreaccurateschemeforangulardiseretization．Finally，themethodandcomputationalcodesestablishedinthispaperareappliedtonumericallysimu—latethe

6、infraredradiationspatialdistributionwithin3—5斗mofatypicalcone—derivedwave—riderconfiguration．Theanalysisofsimulationresultdemonstratesthattheestablishedmodelandmethodarereasonableandfeasible，andthesimulationresultobtainedCanprovideareferencetosomeextentforthedesignofinfraredstealth．KEYWORDS：Hype

7、rsonicvehicle；Infraredradiation；Finitevolumemethod；Wave—rider；Numericalsimulationl引言近卒间高超声速飞行器是一种新型的战略威慑和战术运用武器平台，是世界上各军事强国争相研制的热点。随着红外探测、跟踪和制导技术的发展，空中军事目标面临日益严峻的红外威胁，具备红外隐身能力已成为现代先进色行器提高自身牛存和突防能力的必然要求。开展近空间高超声速飞行器红外辐射特性研究对于