多面体气动外壳在高超声速下的空气热动力学分析
流体动力学
2023-11-23 v1
摘要
本研究探讨了帝国理工学院开发的用于高载荷大气进入任务的刚性机械可展开气动外壳的空气热行为。采用多物理场 CFD 软件 STAR-CCM+ 对该多面体几何外形气动外壳进行共轭传热分析。给出了在马赫数 5、攻角 0{\deg}、5{\deg} 和 10{\deg} 的空气中测试的四种不同几何模型的结果。预测的表面传热显示，由于局部边界层变薄，在多面体棱肋之间和气动外壳肩部出现热载荷升高区域。棱肋处传热的增加取决于棱肋的锐利程度：更圆滑的形状导致更低的热流。与高速风洞试验的对比显示与实验数据吻合良好。Stanton 数和温度剖面分别吻合在 8% 和 2% 以内。实验与模拟之间的差异在气动外壳的锐利棱肋处最大。误差来源可与温度测量热流推导中忽略的三维效应以及实验不确定性相关联。
引用
@article{arxiv.2311.13487,
title = {Aerothermodynamic Analysis of Faceted Aeroshell at Hypersonic Speed},
author = {Pietro Innocenzi and Michela Gramola and Tom B. Fisher and Mark K. Quinn and Paul J. K. Bruce and Salvador Navarro-Martinez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.13487},
year = {2023}
}
备注
Conference paper presented at HiSST: 2nd International Coneference on High-Speed Vehicle Science Technology (Bruges, Belgium 2022)