多场耦合计算平台与高超声速热防护结构传热问题研究

作者：张兵; 韩景龙

来源：航空学报, 2011, 32(03): 400-409.

• 多场耦合计算平台
• 守恒插值
• 计算流体力学
• 有限元法
• 热防护结构

从有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)的单元特性出发,提出一种具有局部守恒特性的界面载荷插值方法。采用共享内存技术开发适用于通用有限元和计算流体力学(CFD)软件的多场耦合计算平台,并基于分区耦合方式实现流固耦合传热计算。作为验证,分别将ANSYS与Fluent和CFD-FASTRAN软件进行耦合,计算外壁冷却的喷管和高超声速圆柱绕流的耦合传热问题,结果与实验值吻合良好。针对类X-34飞行器的头部热防护结构(TSP),考虑材料非线性和辐射效应,对高超声速巡航状态下驻点温度和结构冷却系统功率随热防护层厚度的变化规律进行了研究。计算结果表明:驻点温度随热防护层厚度的变化并不明显,而冷却系统功率随热防护层厚度增加急剧降低;此外,材料发射率非线性对结果影响较大。

• 单位
  南京航空航天大学; 航空宇航学院