考虑平衡气体效应的基于密切曲锥法与有理分布函数的可变马赫数乘波体设计
流体动力学
2024-12-11 v1
摘要
当乘波体以高超音速飞行时，周围气体的热力学性质因温度急剧升高而改变，因此在飞行器设计中考虑真实气体效应是合理的。此外，高超音速乘波体在飞行过程中通常以变化的速度航行，而偏离以恒定马赫数设计的默认速度往往会给保持预期性能带来困难。因此，研究考虑平衡气体效应的可变马赫数乘波体设计对于应用具有重要意义。本文介绍了一种考虑平衡气体效应的可变马赫数密切曲锥乘波体（VMOCCW）的设计方法，然后通过以线性马赫数分布设计的VMOCCW为例，研究了不同气体模型对乘波体设计的影响。此外，提出了一种利用参数化有理函数的新马赫数分布方法，并结合不同气体模型实现VMOCCW设计。为进行比较，还选取了以二次凹函数和二次凸函数递增设计的乘波体，在设计条件和偏离设计条件下对其布局和气动性能进行比较。结果表明，采用平衡气体模型设计的乘波体在几何特征（如体积和体积效率）和气动特性（如升阻比和俯仰力矩系数）方面与采用理想气体模型设计的乘波体存在差异。具体而言，采用有理函数进行马赫数分布的乘波体具有类翼结构，整体上其几何和气动特性比采用二次凹函数和二次凸函数设计的乘波体更加均衡。
引用
@article{arxiv.2412.07276,
title = {Design of a variable-Mach-number waverider by the osculating-curved-cone method using a rational distribution function and incorporating the equilibrium-gas model},
author = {Mengyu Wang and Yi Duan and Qin Li and Luying Lin and Chuan Tian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.07276},
year = {2024}
}