超、高超声速绕流/射流干扰流动数值模拟研究

admin · 发表于 2024-3-4 08:18:06

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喷流反作用控制系统的核心思想是利用侧向喷流和来流相互作用来控制流场，产生所需的气动力和力矩来实现对飞行器姿态和位移的控制，这是现代飞行控制技术中新思想之一。该控制技术可以克服传统气动舵控制系统的低动压情况下控制效率低和过载响应时间长等缺陷，对高速飞行器尤其适用，因此，成为世界各航天大国竞相研发的前沿技术。本论文的研究目的在于深入认识超、高超声速来流/喷流干扰流动，了解流场结构及其作用；掌握干扰流动中的参数影响规律，找出主导参数；将喷流干扰技术应用于飞行器部件控制，为高速飞行器控制提供一种思路。论文首先数值模拟了绕平板超、高超声速来流/声速喷流干扰流动，得到符合实验结果的结果，验证了计算程序的正确性；随后为掌握喷流干扰流动中的参数影响规律，论文对绕平板超、高超声速层流来流/声速喷流干扰流动开展了系列参数研究，掌握了喷流压强、喷流密度、喷流温度、喷流马赫数、来流马赫数、喷口尺寸和喷射角度对喷流干扰流动的影响。通过分析，认定马赫盘高度是直接影响喷流干扰气动力的关键参数之一，用参数研究取得的数据对广泛应用的估算马赫盘高度经验公式进行了修正，使其推广到矢量喷流的估算，经数值计算结果的验证表明，论文修正的经验公式的预测结果与数值计算结果更为符合。在此基础上建立起喷流干扰流动各参数与气动力系数之间的关系，并由此总结出气动力系数的估算公式。接着，论文通过数值模拟验证了三种喷流干扰效应的增效方法，还对其中之一—喷口后布置拐板的喷流干扰流动进行了参数研究，掌握了拐角、喷口位置以及喷射角对喷流干扰流动的影响。最后，论文针对三种飞行器部件的简化外形，在数值计算结果的基础上探讨了喷流干扰反作用控制的可行性。以上研究均可为实现喷流反作用系统对飞行器部件的控制提供技术基础。

超、高超声速绕流/射流干扰流动数值模拟研究

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