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国家自然科学基金(90916018): 作品数：24 被引量：138H指数：9; 相关作者：刘伟强孙健李开陆海波柳军更多>>; 相关机构：国防科技大学国防科学技术大学中国人民解放军92941部队更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金湖南省自然科学基金更多>>; 相关领域：航空宇航科学技术理学动力工程及工程热物理兵器科学与技术更多>>

飞行器层板式前缘热管防热结构等效热分析被引量：5: 2016年; 针对高超声速飞行器前缘尖锐部件所面临的严重气动热,提出层板式前缘热管防热结构。为避免前缘热管内复杂的两相传热传质计算,对高温热管蒸汽腔的传热进行了等效导热分析,讨论了蒸汽腔的等效导热系数的计算方法,与常规高温热管试验对比验证了计算方法的准确性。对该结构热防护效果的计算表明,当飞行器在34 km高度以7Ma速度飞行时,以IN718为管壁材料、Na为工质的层板式热管对头部半径为15 mm的前缘结构具有良好的热防护效果。; 刘洪鹏刘伟强; 关键词：热防护热管层板换热系数

高超声速飞行器常规螺线管磁控热防护系统可行性分析被引量：6: 2016年; 针对高超声速飞行器鼻锥热防护,构造常规圆柱螺线管磁控热防护系统的物理模型。采用低磁雷诺数磁流体数学模型,对外加磁场作用下的高超声速鼻锥流场进行数值模拟;分析常规螺线管磁控热防护系统的有效磁感应强度范围;给出满足导线电流密度工作极限的螺线管几何参数的要求。研究表明,由于磁控"饱和现象"及导线电流密度的限制,系统可行工作范围为驻点磁感应强度B0∈[0.05 T,0.20 T];B0=0.20 T时,驻点热流密度和总热流分别降低了31.3%和56.6%,热防护效果良好;但磁控系统导线质量仍然较重,应采用可缩短与驻点间距离的异形螺旋管或超导磁铁等替代方法来满足工程防热需求。; 李开刘伟强; 关键词：高超声速飞行器热防护

尖化前缘高导热材料防热分析被引量：14: 2011年; 针对飞行器高超声速飞行时严重的气动加热环境,提出疏导式热防护结构(TPS),为飞行器前缘提供热防护。采用有限元法和有限体积法,分别对在特定工况下飞行的尖化前缘固体域和流体域进行计算,验证了前缘内嵌高导热材料的防热效果,其中来流马赫数为6.5时,头部壁面最高温度下降了13.6%,尾部最低温度升高了16.7%,实现了热流由高温区向低温区的转移,削弱了前缘头部的热载荷,强化了前缘的热防护能力。对于耐热材料提出一个最佳厚度值,即综合考虑厚度增加带来额外的热载荷,在保证热结构稳定的同时选取最小厚度。对耐热材料黑度和高导热材料的导热系数对壁面温度的影响进行了讨论,为尖化前缘防热材料的选取提供了一定的参考依据。; 孙健刘伟强; 关键词：气动热前缘耐热材料

氧化膜对耐热不锈钢试验喷管传热特性的影响: 2010年; 建立了耐热不锈钢试验喷管轴对称非稳态传热数值计算模型以及不锈钢在高水蒸气含量燃气中的氧化动力学模型,研究了氧化膜对喷管传热特性的影响。考虑了燃气对壁面的辐射换热及材料热物性参数随温度的变化,分别计算了结构材料无氧化膜、氧化膜表面光滑、氧化膜表面粗糙情况下的内喷管温度分布,通过理论计算值验证了数值计算模型的合理性与可靠性。结果表明,耐热不锈钢表面氧化膜的低导热系数使喷管热阻增大,但较大的氧化膜表面粗糙度强化了传热,2种因素综合作用决定了氧化膜对喷管传热特性的影响,氧化膜起到了隔热作用,计算结果可为表面热应力腐蚀数值模拟提供数据支持。; 张擘毅刘伟强; 关键词：耐热不锈钢水蒸气氧化膜传热

高超声速飞行器磁控热防护霍尔电场数值方法研究被引量：6: 2017年; 作为一种新概念高超声速热防护手段,磁控热防护系统在实际应用中往往需要考虑霍尔效应的影响.为了在真实气体环境下求解霍尔电场,采用交替隐式近似因子分解法建立并验证了热化学非平衡流体域电场数值求解方法.分析了电场虚拟步进因子和收敛性的关系以及影响步进因子取值的因素,提出了当地变步进因子加速电场收敛方法.研究表明,存在一个最优的步进因子a_p使得霍尔电场收敛速度最快,并且随网格尺度的减小和霍尔系数的增加,最优步进因子a_p变大,电势场收敛速率变慢.对于局部加密网格而言,当地变步进因子法的电势收敛性明显优于常规的定步进因子法.; 李开柳军刘伟强; 关键词：热防护泊松方程

Investigation of thermal protection system by forward-facing cavity and opposing jet combinatorial configuration被引量：12: 2013年; This paper focuses on the usage of the forward-facing cavity and opposing jet combinatorial configuration as the thermal protection system （TPS） for hypersonic vehicles. A hemispherecone nose-tip with the combinatorial configuration is investigated numerically in hypersonic free stream. Some numerical results are validated by experiments. The flow field parameters, aerodynamic force and surface heat flux distribution are obtained. The influence of the opposing jet stagnation pressure on cooling efficiency of the combinatorial TPS is discussed. The detailed numerical results show that the aerodynamic heating is reduced remarkably by the combinatorial system. The recirculation region plays a pivotal role for the reduction of heat flux. The larger the stagnation pressure of opposing jet is, the more the heating reduction is. This kind of combinatorial system is suitable to be the TPS for the high-speed vehicles which need long-range and long time flight.; Lu HaiboLiu Weiqiang

高超声速飞行器磁控热防护系统建模分析被引量：11: 2016年; 针对高超声速飞行器防热,搭建了螺线管磁控热防护系统的物理模型.采用低磁雷诺数磁流体数学模型,分析了外加磁场强度及磁场形态对磁控热防护效果的影响.对比了三种磁场类型(磁偶极子、螺线管、均布磁场)下磁控热防护效果的差异,分析了螺线管几何参数对磁控热防护效果的影响.研究表明,磁场降低表面热流作用存在"饱和现象";三种磁场形态的磁控热防护能力从小到大依次为磁偶极子、螺线管、均布磁场;相同驻点磁感应强度条件下,增大螺线管半径有利于提高磁控热防护效果,缩短螺线管与驻点距离不利于驻点和肩部防热,螺线管长度对磁控热防护效果影响相对较小.; 李开刘伟强; 关键词：高超声速飞行器热防护

高超声速飞行器前缘疏导式热防护结构的实验研究被引量：12: 2014年; 针对高超声速飞行器前缘疏导式防热结构的特点,设计前缘内嵌高导热率材料结构和一体化层板热管结构两类对比实验,用于验证前缘疏导式防热结构的可行性.利用球形短弧氙灯作为辐射热源模拟气动加热,分别对钢质前缘、内嵌铜材料的钢质前缘和一体化层板式热管前缘进行加热,测量前缘驻点区域和尾部翼面区域的温度变化.实验结果表明:内嵌高导热率材料的前缘疏导结构能够降低头部驻点区的温度,提高尾部低温区的温度,实现对前缘结构的热防护;以蒸馏水作为工质一体化层板式热管前缘结构,在较低热流条件下也能够实现对前缘驻点区的疏导式热防护,但在较高热流条件下,由于水蒸气压力过大使得层板式前缘结构发生破坏,体现出热管内部工作介质对结构防热效果和应用范围都起到的关键作用.; 孙健刘伟强; 关键词：前缘热管层板

磁控热防护系统高温流场与电磁场耦合计算方法被引量：4: 2017年; 为了研究真实气体条件下霍尔效应对磁流体(MHD)控制热防护效果的影响,建立了热化学非平衡流场、外加磁场、霍尔电场的耦合计算方法。分析了耦合计算效率与电场更新间隔、电势残差收敛极限的关系。给出了采用非平衡霍尔系数模型时电场更新间隔和电势收敛极限的较优取值。研究表明,当霍尔系数较小(β=1.0)时,电场更新间隔大于100流场计算时间步时耦合计算效率较高,且导电壁面和绝缘壁面结论一致。当霍尔系数较大时,耦合计算时间过长,可适当增加电场迭代间隔和电势收敛极限以提高耦合计算效率。; 李开柳军刘伟强; 关键词：热防护霍尔电场

C/SiC复合材料在鼻锥热防护系统中的应用研究被引量：5: 2013年; 在飞行器防热材料优问题的研究中,高超速飞行器鼻锥面临剧烈的气动加热环境,而目前的常用耐高温合金材料很难满足飞行器的防热设计要求,因而需要对鼻锥结构进行热防护。对鼻锥C/SiC复合材料热防护结构进行了仿真研究。湍流模型采用SST k-ω两方程模型,采用松耦合的耦合方法,对不同C/SiC复合材料厚度的热防护效果进行的研究。研究结果发现采用C/SiC复合材料能够有效地降低内部结构的温度;同时结构内部温降幅度随着复合材料厚度的增加而增加。; 聂涛刘伟强; 关键词：高超声速热防护复合材料湍流

国家自然科学基金(90916018)

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