乘波体气动外形设计与计算_硕士论文

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1、中图分类号V211.3论文编号102870108-0061学科分类号080103硕士学位论文乘波体气动外形设计与计算研究生姓名杨海江学科、专业流体力学研究方向计算流体力学指导教师王同光教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二ОО八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringWaveriderAerodynamicConfigurationDesignandAerodynamicPerformanceCalcu

2、lationAThesisinMechanicsbyYangHaijiangAdvisedbyProfessorWangTongguangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2008承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明

3、确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：摘要乘波体是一种前缘都具有附体激波的超音速或高超音速飞行器。由于激波附着于乘波体的前缘，所以可以防止下表面的高压气流“漏到”上表面，因此与传统的超音速或高超音速飞行器相比，这个特点使乘波体飞行器具有很高的升阻比。本文主要介绍了根据锥形流场生成乘波体的方法，并由此方法生成乘波体外形，研究了锥导乘波体的气动特性。并且把粘性

4、优化引入到乘波体的优化工作中，应用单纯型优化方法，以最大升阻比为优化目标，同时加入了合适的约束条件，开展优化工作。得到了不同马赫数下激波角变化时的最大升阻比的乘波外形。对优化的结果进行了分析，讨论了影响乘波体升阻比的因素。结果表明，对于升阻比最大的粘性优化乘波体，存在最优圆锥激波角使得源自该基本流场的乘波体升阻比最大；摩阻和波阻处于同一量级；体积率、细长比随着基本流场激波角的增大而增大；随着马赫数的增大，最优激波角是减小的，并且得到的最大升阻比也是减小的。最后，对Ma=6，β=°12时优化的乘波体进行了三维流场的数值模拟，数值模拟的结果与设计结果比较吻

5、合，证明了本文的设计程序是比较可信的，可以得到满意的结果。关键词：乘波体，气动力，锥形流场，升阻比，优化设计-i-AbstractAwaveriderisahypersonicorsupersonicvehiclewithashockwaveattachedalongitsleadingedge.Thisattachedshockwavelimitsleakagefromthelowerflowregiontotheuppersurface,thusallowingthepotentialforahighlift/dragratiorelativeto

6、conventionaldesigns.Thedesignmethodandbasicaerodynamiccharacteristicsarestudiedforcone-derivedwaveriderinthispaper.Thedetailedviscouseffectsareincludedwithintheoptimizationprocessusingthereferencetemperaturemethod.Anon-linearsimplexmethodisusedtoobtainthewaveriderconfigurationfo

7、rthemaximumlift/dragratioatdifferentMachnumbers.Theresultsshowthat,fortheoptimizeddesignwaverider,thereisanoptimumshockwaveangleatwhichthelift/dragratioismaximumforthewaveriderderivedfromtheconicalflow,whiletheskinfrictiondragandwavedragarethesameorderofmagnitude.Itisalsoconclud

8、edthatthevolumetricefficiencyandslendernessincr