带气膜冷却结构的高超声速平板不同前缘形状下表面传热特性研究.pdf

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1、第29卷第2期实验流体力学Vo1．29．No．22015年4月JournalofExperimentsinFluidMechanicsApr．，2015文章编号：1672—9897(2015)02—0019—07doi：10．11729／syltlx2O14OO99带气膜冷却结构的高超声速平板不同前缘形状下表面传热特性研究王小虎，易仕和，付佳，陆小革，何霖(国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙410073)摘要：当带红外成像制导系统的飞行器在稠密大气层内做高超声速飞行时，必须采取主动冷却方式防止严重气动加热造成的窗口材料热畸变以及复杂流场造成的气动光学畸变。本

2、文根据成像窗口周围流动具有受高超声速钝头体绕流和气膜冷却结构(即背面为空腔的超声速后台阶)共同作用的特点，在KD-01高超声速炮风洞中开展了带气膜冷却结构的高超声速平板在不同前缘形状下表面传热特性的试验研究，测量了Ma8来流条件下喷缝下游表面传热系数，试验获得了2种前缘形状的带气膜冷却结构的高超声速平板喷缝周围瞬态流场NPLS图像。通过分析试验数据，得出以下结论：对于带气膜冷却结构(气膜不工作状态)的高超声速平板，模型前缘的形状对喷缝下游区域的表面热流整体分布有明显影响，在钝前缘情形下，表面热流分布接近相同前缘形状的平板边界层为层流状态时的表面热流分布；在尖前缘情

3、形下，表面热流分布则表现出从层流边界层状态向充分发展湍流边界层状态变化的特性；喷缝下游分离和再附区表面传热特性和超声速后台阶流动类似，取决于喷缝上缘处边界层相对厚度。关键词：高超声速；气膜冷却结构；表面传热；测量；钝前缘中图分类号：V411．7文献标识码：AStudyofsurfaceheattransfercharacteristicsofhypersonicflatplatewithfilm-coolingstructureunderdifferentleadingedgeshapeconditionswangXiaohu，YiShihe，FuJia，LuXi

4、aoge，HeLin(CollegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Foranaircraftequippedwiththeinfraredimaginghomingseekerflyingathyper—sonicspeedinsidethedenseatmosphere，someactivecoolingmethodsareneededtopreventtheareothermalaberra

5、tioncausedbyseriousaerothermalheatingandtheacre—opticaleffectcausedbythecomplexflowfield．Basedontheeffectofbothhypersonicbluntbodyflowandfilmcoolingstructure(i．e．supersonicbackwardstepwithslotatstepbase)，thecharacteristicsofsurfaceheattransferdistributionoverthehypersonicflatplatewith

6、afilmcoolingstructureunderdiffer—entleadingedgeshapeconditionsarestudied．ThetestsareimplementedontheKD-O1hypersonicguntunnel。andtheheatfluxinthedownstreamregionoftheslotunderMach8freestreamconditionismeasured．TheNPLSimagesoftheinstantaneousflowfieldaroundtheslotofhyper—sonicflatplatew

7、iththefilmcoolingstructure(whenthecoolingfilmis1aididle)areobtainedfordifferentleadingedgeshapesituations．Basedontheanalysisofthetestdata，itisconcludedthat：forthehypersonicflatplatewithafilmcoolingstructure(whenthecoolingfilmislaididle)，theleadingedgeshapehasadistinctiveinfluenceonthe

8、distr