学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

乘波飞行器外形设计与气动特性研究

作　者: 党雷宁
导　师: 柳森；白智勇
学　校: 中国空气动力研究与发展中心
专　业: 飞行器设计
关键词: 乘波飞行器数值计算气动特性静稳定性
分类号: V221
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 318次
引　用: 5次
阅　读: 论文下载

内容摘要

乘波飞行器具有广阔的应用前景。为了研究乘波飞行器的气动特性和静稳定性,本文建立了以有限体积法、NND格式和LU-SGS方法为基础的数值计算方法。平板激波—边界层干扰和钝锥绕流的数值模拟表明,本文采取的数值计算方法和编制的计算软件能够较好地模拟超声速三维流场,能够精确地计算气动力。楔锥法乘波飞行器具有高升阻比、大体积率、发动机进口截面流动均匀性好的特点。本文利用楔锥法进行乘波飞行器外形设计,检验了设计过程和设计软件,并且研究了设计参数对性能参数的影响。计算表明,在本文确定的设计参数中, M∞、αwc、θ和k A等4个设计参数对乘波飞行器升阻比和体积率的影响是相反的,在实际的设计中必须进行优化。在一个较大的范围内, k C的增加使升阻比和体积率都增加。k B对升阻比和体积率影响不大。在乘波飞行器气动力特性的研究中,本文首先计算了尖前缘飞行器的气动力特性,然后以前缘曲率半径为40mm的钝前缘飞行器为例,研究了钝前缘飞行器的气动力特性,最后研究了前缘钝度对气动力的影响。研究发现,攻角对尖前缘和钝前缘飞行器的升阻比影响都较大,马赫数对尖前缘飞行器升阻比影响不大,但对钝前缘飞行器具有较大的影响。当攻角较小时,前缘曲率半径对升阻比的影响较大,随着攻角的增大前缘曲率半径的影响减弱。最大升阻比随着前缘曲率半径的增大而减小,但其对应的攻角却增大。在气动力特性计算的基础上,本文还讨论了乘波飞行器的静稳定性。本文的结果表明,对于在气动力计算中采取的乘波飞行器外形和计算范围,当尖前缘飞行器的质心范围为0<Xcg<0.542、钝前缘飞行器的质心范围为0<Xcg<0.539时,具有纵向静稳定性;对于钝前缘乘波飞行器,当其质心位于Xcg=0.4时,具有航向静稳定性。本文的研究和结论还是初步的,后续的研究可以在本文的基础上展开。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章引言  9-15
  1.1 背景  9-10
  1.2 国内外进展  10-12
  1.3 本文的工作  12-15
第二章数值计算方法及验证  15-30
  2.1 引言  15-16
  2.2 数值计算方法  16-23
    2.2.1 控制方程及其无量纲化  16-18
    2.2.2 有限体积法  18-20
    2.2.3 LU-SGS 方法  20-22
    2.2.4 对流项的离散  22
    2.2.5 粘性项的离散  22-23
  2.3 气动力系数的计算  23-25
  2.4 数值计算方法验证  25-27
    2.4.1 平板激波—边界层干扰  25-26
    2.4.2 钝锥绕流  26-27
  2.5 小结  27-30
第三章乘波飞行器外形设计  30-42
  3.1 引言  30-31
  3.2 楔锥法乘波飞行器外形设计  31-33
  3.3 设计方法的验证  33-34
  3.4 设计参数对性能参数的影响  34-35
    3.4.1 设计参数和性能参数的定义  34-35
    3.4.2 计算结果及分析  35
  3.5 小结  35-42
第四章乘波飞行器气动力特性和静稳定性研究  42-58
  4.1 引言  42
  4.2 乘波飞行器尖前缘的钝化  42-43
  4.3 数值计算方法、网格和边界条件  43
  4.4 计算结果及分析  43-46
    4.4.1 计算条件  43-44
    4.4.2 尖前缘乘波飞行器的气动力特性  44
    4.4.3 钝前缘乘波飞行器的气动力特性  44-45
    4.4.4 前缘钝度对乘波飞行器气动力特性的影响  45
    4.4.5 乘波飞行器的静稳定性  45-46
  4.5 小结  46-58
结束语  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录无粘矢通量的分裂  65-67

乘波飞行器外形设计与气动特性研究

内容摘要

全文目录

相似论文