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迈向智能驱动的高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究新范式
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作者 刘延芳 王洪悦 +1 位作者 鄂羽佳 齐乃明 《航空学报》 北大核心 2026年第2期1-31,共31页
新一代高超声速飞行器因高马赫数、长飞行时间、过载大的特性,面临着极端气动加热与复杂力学环境,对减阻与降热性能提出了严峻挑战。聚焦高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究方法,系统评述该领域的研究进展及其范式转型路径... 新一代高超声速飞行器因高马赫数、长飞行时间、过载大的特性,面临着极端气动加热与复杂力学环境,对减阻与降热性能提出了严峻挑战。聚焦高超声速飞行器边界层主动质量引射减阻降热研究方法,系统评述该领域的研究进展及其范式转型路径。全面梳理了传统研究范式——实验、理论与数值方法的发展现状,并揭示核心挑战:实验数据稀疏性与多场耦合测量瓶颈、数值模拟的“精度-效率”权衡困境以及多尺度耦合建模理论与方法缺失。基于这些挑战,提出了以数据驱动、物理信息融合和多尺度耦合为核心的智能化科研新范式,并归纳了其技术分类与前沿进展。通过流体力学场景中的应用案例,深入分析了该新范式的创新机制及其在解决传统研究范式挑战中的优势和潜在应用思路。旨在通过对智能化科研新范式的深入洞察,激发研究人员的兴趣,推动高超声速飞行器减阻降热研究的持续发展与范式跃迁,为后续提升新一代高超声速飞行器的减阻降热性能提供重要的参考与启示。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 边界层主动质量引射 减阻降热 流动控制 数据驱动 物理信息融合 多尺度耦合
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高超声速飞行器减阻降热主动质量引射结构研究进展
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作者 王洪悦 刘延芳 +6 位作者 顾冬冬 李绪清 张伟伟 姚理 杨冰朔 张亚轩 齐乃明 《机械工程学报》 北大核心 2026年第3期104-124,共21页
面向高超声速飞行器“长航时、高马赫数、大过载、重复使用”工况下的减阻降热需求,聚焦主动质量引射结构,系统梳理喷射孔与微渗透多孔两类多孔结构的研究进展,深入剖析其流动-传热耦合机制与对极端环境适应性,评述金属/陶瓷多孔材料体... 面向高超声速飞行器“长航时、高马赫数、大过载、重复使用”工况下的减阻降热需求,聚焦主动质量引射结构,系统梳理喷射孔与微渗透多孔两类多孔结构的研究进展,深入剖析其流动-传热耦合机制与对极端环境适应性,评述金属/陶瓷多孔材料体系和增材制造多孔结构等先进制造工艺,总结其在发动机内部高温部件及飞行器迎风面关键部件的工程应用;归纳自抽吸/分区调控/主被动协同等轻量化设计策略,凝练基体材料智能化、设计过程智能化与验证体系智能化等前沿发展路径,为高超声速飞行器突破极端热障与调控摩擦阻力提供有益参考。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 主动质量引射结构 减阻降热 流动控制 多孔介质 增材制造
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飞行器动态再入状态下的等离子体分布特性研究
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作者 傅杨奥骁 丁明松 +4 位作者 江涛 李鹏 许勇 董维中 杨鹰 《宇航学报》 北大核心 2026年第1期50-60,共11页
针对飞行器再入过程中飞行高度动态变化对等离子体分布特性的影响,通过数值求解非定常三维化学非平衡Navier-Stokes方程,建立了动态等离子体流场数值模拟方法,并采用加速算法提高了计算效率。针对典型外形飞行器再入过程,分析了飞行高... 针对飞行器再入过程中飞行高度动态变化对等离子体分布特性的影响,通过数值求解非定常三维化学非平衡Navier-Stokes方程,建立了动态等离子体流场数值模拟方法,并采用加速算法提高了计算效率。针对典型外形飞行器再入过程,分析了飞行高度动态升高与下降过程对等离子体分布特性的影响。结果显示,飞行高度动态变化时,等离子体分布特性变化明显,动态效应对电子数密度影响超90%。飞行高度下降时流场温度降低、电离反应减弱,电子数密度下降;上升时则相反。飞行高度动态变化幅度越大,对等离子体分布影响越显著,动态与稳态结果差异也越大。此外,该影响具时间累积效应,连续起伏时影响更突出,飞行器历经升降到达同一高度,流场峰值电子数密度或差近一倍。研究结果可为飞行器通信传输与探测等工程应用提供参考。 展开更多
关键词 再入飞行器 化学非平衡 等离子体鞘套 非定常 数值模拟
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基于非线性耦合本构关系的高速磁流体控制数值模拟
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作者 史毫 肖洪 +1 位作者 周莉 王占学 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第2期68-80,共13页
针对高速等离子体在磁场中的复杂非线性流动问题,由于连续介质理论的Navier-Stokes方程已不再适用,本文通过耦合非线性耦合本构方程和Maxwell电磁场控制方程,结合Park TTv双温度模型和Park11组分化学反应模型,建立了低磁雷诺数高速磁流... 针对高速等离子体在磁场中的复杂非线性流动问题,由于连续介质理论的Navier-Stokes方程已不再适用,本文通过耦合非线性耦合本构方程和Maxwell电磁场控制方程,结合Park TTv双温度模型和Park11组分化学反应模型,建立了低磁雷诺数高速磁流体热化学非平衡数值模拟方法。基于高速等离子体圆柱扰流算例的数值模拟,研究了偶极子磁场对高速磁流体控制的影响机理,重点分析了磁场的存在以及磁感应强度的大小对等离子体流场结构的影响。研究结果表明:磁场将会显著影响高速等离子体流场结构,磁感应强度增大,带电粒子所受洛伦兹力增强,导致弓形激波脱体距离增大,当B0=3.0 T时,激波脱体距离增幅达452.38%;驻点热流变化受磁感应强度、来流高度、来流马赫数共同影响,当H=80 km时,加入磁场后热流降幅达45.55%;此外,磁场对高速磁流体热化学非平衡效应影响较为显著,主要体现在波后N_(2)的离解程度和近壁面的复合反应等方面,而对O_(2)的离解过程影响不大。 展开更多
关键词 非线性耦合本构关系 磁流体 流动控制 热化学非平衡流动 高速等离子体 数值模拟
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考虑稀薄效应的再入飞行器前缘热化学反应与烧蚀模型研究
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作者 汪旭 肖天白 +1 位作者 张勇豪 陈松 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第2期113-124,共12页
高温气流与飞行器表面材料的多物理、化学作用导致飞行器表面形貌显著变化,影响流动结构演化与飞行器气动力、热特性。准确预测再入过程的表面材料烧蚀过程对于飞行器热防护系统的设计至关重要。现有的气动烧蚀数值模拟研究主要针对固... 高温气流与飞行器表面材料的多物理、化学作用导致飞行器表面形貌显著变化,影响流动结构演化与飞行器气动力、热特性。准确预测再入过程的表面材料烧蚀过程对于飞行器热防护系统的设计至关重要。现有的气动烧蚀数值模拟研究主要针对固定壁面温度条件的流场变化,忽视了烧蚀过程中复杂化学反应与壁面材料性质差异导致的升温过程及烧蚀形貌的影响。本研究基于直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法,耦合壁面能量守恒方程,采用开源程序SPARTA对飞行器再入时的气动加热过程开展解耦分析。以柱体模型为例,综合激波后的气-气与气-固化学反应,对解耦后的壁面升温和模型烧蚀两个过程分别建立了相应的控制方程,并分析了在二维条件下的热化学反应与气动烧蚀机制。研究结果表明,本研究开发的可计算烧蚀模型不仅能够提升激波后气体分子内能采样的准确性,也能够复现文献中已有的烧蚀形貌。该模型不仅复现了圆柱烧蚀时前后缘的差异烧蚀形貌,还在引入表面粗糙度对气动加热的放大效应后,使球锥烧蚀退缩距离的预测结果与实验数据的相对误差控制在5%以内。该方法首次在DSMC框架内综合体现了壁面材料特性、变壁温效应以及表面粗糙度对烧蚀过程的物理影响,能够为深入理解变壁面温度下的复杂热化学非平衡现象提供理论依据与数据支撑。 展开更多
关键词 高速流动 非平衡流动 烧蚀 稀薄气体动力学 计算流体力学 直接模拟蒙特卡罗(DSMC) 再入飞行器
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高空大气风切变时空分布特征
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作者 杨钧烽 程旋 +3 位作者 王建美 张依鸣 胡雄 肖存英 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2026年第1期192-202,共11页
火箭发射阶段容易受到高空大气风场影响,火箭设计需要考虑风切变特性。基于2000—2022年美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,利用综合矢量风的方法整体分析了东亚区域地面至30 km的高空大气风切变特征,并结合大气环流和高空急流分析... 火箭发射阶段容易受到高空大气风场影响,火箭设计需要考虑风切变特性。基于2000—2022年美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,利用综合矢量风的方法整体分析了东亚区域地面至30 km的高空大气风切变特征,并结合大气环流和高空急流分析了其时空分布成因。研究表明:最多风向、最大风速和风切变都具有显著的季节、高度和水平变化。利用20年的台站气球探空数据进行了差异性分析,再分析资料低估了实际风切变强度。将计算的高空大气风切变应用到两型火箭发射段风攻角的评估。结果表明:风切变在5 km以下和7~18 km高度影响显著。研究结果有助于全面掌握中国风切变分布特征,为火箭风场设计提供参考。 展开更多
关键词 风切变 综合矢量风 高空急流 火箭设计 攻角
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一体化最小阻力锥导乘波体三维内转进气道实验研究
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作者 贺旭照 马绍贤 +1 位作者 卫锋 陈圣兵 《推进技术》 北大核心 2026年第3期193-200,共8页
基于发展的最小阻力锥导乘波体及流线追踪三维内转式进气道一体化设计方法,以及设计获得的一体化乘波体进气道构型,在Φ1 m高超声速风洞中开展了马赫数4,5,6条件下的风洞实验研究。测量获得了乘波体进气道模型表面静压、流量筒皮托压(静... 基于发展的最小阻力锥导乘波体及流线追踪三维内转式进气道一体化设计方法,以及设计获得的一体化乘波体进气道构型,在Φ1 m高超声速风洞中开展了马赫数4,5,6条件下的风洞实验研究。测量获得了乘波体进气道模型表面静压、流量筒皮托压(静压)等参数,同时获得了流场高清纹影图像。通过获得的试验数据,分析了乘波体进气道构型在不同工况下的起动、抗反压、流量等特性,所获性能规律为该新型一体化乘波体进气道的拓展应用提供了技术支撑。 展开更多
关键词 高超声速风洞 最小阻力锥导乘波体 内转式进气道 一体化设计 风洞试验
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上层大气层长期飞行的力学原理和概念方案
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作者 靳旭红 李子玮 +1 位作者 石伟龙 刘奕豪 《航空学报》 北大核心 2026年第2期50-62,共13页
针对目前尚无飞行器在上层大气层长期飞行的问题,叙述了上层大气层长期飞行的力学原理,从气动/推进一体化设计的角度构建了初步气动构型,采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法对该构型的气动阻力和进气道性能进行了评估,提出了该构型在上... 针对目前尚无飞行器在上层大气层长期飞行的问题,叙述了上层大气层长期飞行的力学原理,从气动/推进一体化设计的角度构建了初步气动构型,采用直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法对该构型的气动阻力和进气道性能进行了评估,提出了该构型在上层大气层长期飞行的概念方案,分析和讨论了该方案在有限太阳能供应条件下达到推力和阻力平衡的可行性。上层大气层飞行器初步构型由飞行器本体、前掠太阳能电池翼和吸气式电推进系统内凹型进气道组成。数值计算结果表明,前掠翼设计能提升进气道的收集性能。所设计的气动构型在海拔180 km高度以7760 m/s飞行时,在一定假设条件下,吸气式电推进系统产生的推力等于飞行器总阻力,具备长期飞行的能力。气固相互作用(GSI)适应系数的降低不但能降低飞行器的阻力,还能提升进气道的气体收集和压缩性能,因此能同时降低推阻平衡对电离效率和推功比的要求。如果能够获得较高的推功比,可采用小面积太阳翼设计,降低推阻平衡对电离效率的要求。如果能够获得较高的电离效率,可采用大面积太阳翼设计,降低推阻平衡对推功比的要求。通过飞行器表面材料设计或光滑处理降低GSI适应系数,以及通过发展上层大气组分高效的电离和加速技术提高电离效率和推功比,是实现推阻平衡和长期飞行的有效手段。 展开更多
关键词 上层大气层 吸气式电推进 气动/推进一体化设计 推阻平衡 适应系数
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返回舱再入高温流场辐射特性研究
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作者 刘向阳 田川 +2 位作者 段毅 刘元春 苗萌 《宇航学报》 北大核心 2026年第2期480-494,共15页
基于地球大气物理化学模型,通过求解带辐射源项的热化学非平衡Navier-Stokes方程,对Fire-Ⅱ返回舱再入过程中高温流场的辐射特性进行研究,分析气体辐射与非平衡流场耦合求解对流动和辐射特性的影响。结果表明,耦合计算对流场密度、温度... 基于地球大气物理化学模型,通过求解带辐射源项的热化学非平衡Navier-Stokes方程,对Fire-Ⅱ返回舱再入过程中高温流场的辐射特性进行研究,分析气体辐射与非平衡流场耦合求解对流动和辐射特性的影响。结果表明,耦合计算对流场密度、温度、组分等物理量的分布以及辐射特性有显著影响。在前体,耦合计算使得流场的平动温度降低、密度升高,脱体激波更靠近壁面;在尾迹区,振动温度分布规律因耦合计算发生显著变化。耦合计算条件下,尾迹分离涡外侧剪切层对辐射的强吸收效应使得该区域振动温度突升。耦合计算还使得流场电离程度降低,N+、O+和自由电子的数密度较非耦合计算有所下降。流场组分、温度、密度的改变,使得耦合计算得到的热辐射强度大幅低于非耦合计算结果。同时,对尾迹流场的光辐射特性进行了分析;结果表明,尾迹流场光辐射强度与波段、方向密切相关。本文通过分析返回舱再入过程中辐射-流动耦合求解对辐射特性的影响,为热防护系统和光环境的设计提供了关键参考。 展开更多
关键词 返回舱 热化学非平衡效应 高温气体辐射 尾流场光辐射特性
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高速多体分离力学问题专题序
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作者 汪运鹏 《力学学报》 北大核心 2026年第2期259-261,共3页
高速多体分离力学问题是航空航天、先进运载及国防科技等领域的关键基础问题之一,也是极具挑战性的前沿课题,其研究涉及飞行器级间分离、舱段抛罩、多弹投放等多种复杂动态分离场景.当多个飞行器或飞行器部件从组合体中分离时,高速流动... 高速多体分离力学问题是航空航天、先进运载及国防科技等领域的关键基础问题之一,也是极具挑战性的前沿课题,其研究涉及飞行器级间分离、舱段抛罩、多弹投放等多种复杂动态分离场景.当多个飞行器或飞行器部件从组合体中分离时,高速流动环境下的快速起动分离过程与复杂流动干扰会引发分离体姿态失稳、载荷突变等问题,严重威胁分离安全.特别是在高超声速飞行条件下(Ma>5),分离过程面临更为严峻的挑战,组合体与分离体之间的激波/边界层干扰效应显著增强,分离体受到的气动力、热载荷剧烈变化,分离轨迹预测与控制难度极大. 展开更多
关键词 力学问题 先进运载 舱段抛罩 高速多体分离
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一种基于浸没边界-大涡模拟的降落伞流固耦合计算方法
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作者 张扬 濮天梅 +2 位作者 周春华 欧阳弘扬 童旭东 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第2期96-109,I0002,共15页
降落伞充气过程涉及复杂的流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)现象,浸没边界(immersed boundary,IB)方法作为一种边界非协调方法,适合处理这种非线性大变形FSI问题。将Mittal等提出的尖锐界面IB方法与大涡模拟(large eddy simul... 降落伞充气过程涉及复杂的流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)现象,浸没边界(immersed boundary,IB)方法作为一种边界非协调方法,适合处理这种非线性大变形FSI问题。将Mittal等提出的尖锐界面IB方法与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合(LES/IB),应用于中高雷诺数(Re)降落伞绕流的模拟。在此基础上,结合非线性有限元方法,建立了一种基于适合复杂外形非均匀湍流的动态Vreman亚格子(Vreman subgrid-scale,Vreman SGS)模型的FSI方法,用于模拟降落伞充气过程。最后,通过经典的圆柱绕流算例(Re=3900)验证所发展的LES/IB方法的准确性。结果表明,LES/IB方法对平均阻力系数(C_(D))、后缘点平均背压系数(-C_(p,b))和斯特劳哈尔数(St)的计算结果与直接数值模拟、LES和实验结果吻合较好,误差均低于8%。此外,利用发展的Vreman SGS模型对典型的圆伞和十字伞充气过程中的气动性能和结构响应进行了分析,并与Smagorinsky SGS模型进行了对比。结果表明,在降落伞充气呼吸阶段,两者对阻力系数和投影面积的计算结果吻合较好,相对误差均在5%以内,验证了本文FSI方法的可靠性。 展开更多
关键词 降落伞充气 流固耦合 浸没边界方法 大涡模拟 亚格子模型
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A dense mesh optimization method for accelerating electrostatic interaction computation of non-cooperative space targets
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作者 Heng JING Zixuan ZHENG +3 位作者 Dejia CHE Da ZHANG Shulong LI Jianping YUAN 《Chinese Journal of Aeronautics》 2026年第2期499-516,共18页
Computing electrostatic interaction on non-cooperative targets with unknown meshes is crucial for electrostatic-based space on-orbit services.Although meshes for electrostatic interaction computations can be reconstru... Computing electrostatic interaction on non-cooperative targets with unknown meshes is crucial for electrostatic-based space on-orbit services.Although meshes for electrostatic interaction computations can be reconstructed from point clouds,they are usually too dense,leading to high computational costs.This paper presents an optimization method for converting dense meshes into optimal meshes,enabling fast and accurate computation of the electrostatic interaction by point clouds.First,the dense mesh reconstructed from point clouds is simplified into a coarse mesh using local operators.Second,the simplified mesh is refined by an iterative strategy that integrates a lightweight method of moments and an impedance matrix inheritance technique,ultimately yielding an optimal mesh for computing the electrostatic interaction.Simulation results show that our method effectively optimizes dense meshes,making electrostatic interaction computations using point clouds approximately 63.4 times more efficient than the previous method. 展开更多
关键词 Non-cooperative target Electrostatic interaction Method of moments Point cloud Mesh optimization
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Hypersonic Flow over V-Shaped Leading Edges:A Review of Shock Interactions and Aerodynamic Loads
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作者 Xinyue Dong Wei Zhao +4 位作者 Jingying Wang Shiyue Zhang Yue Zhou Xinglian Yang Chunhian Lee 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 2026年第1期26-44,共19页
For hypersonic air-breathing vehicles,the V-shaped leading edges(VSLEs)of supersonic combustion ramjet(scramjet)inlets experience complex shock interactions and intense aerodynamic loads.This paper provides a comprehe... For hypersonic air-breathing vehicles,the V-shaped leading edges(VSLEs)of supersonic combustion ramjet(scramjet)inlets experience complex shock interactions and intense aerodynamic loads.This paper provides a comprehensive review of flow characteristics at the crotch of VSLEs,with particular focus on the transition of shock interaction types and the variation of wall heat flux under different freestream Mach numbers and geometric configurations.The mechanisms governing shock transition,unsteady oscillations,hysteresis,and three-dimensional effects in VSLE flows are first examined.Subsequently,thermal protection strategies aimed at mitigating extreme heating loads are reviewed,emphasizing their relevance to practical engineering applications.Special attention is given to recent studies addressing thermochemical nonequilibrium effects on VSLE shock interactions,and the limitations of current research are critically assessed.Finally,perspectives for future investigations into hypersonic VSLE shock interactions are outlined,highlighting opportunities for advancing design and thermal management strategies. 展开更多
关键词 V-shaped leading edges shock interaction SCRAMJET thermochemical nonequilibrium aerodynamic heating
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卫星超弹特性橡胶减振器建模方法研究及验证
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作者 于盟 石有胜 +1 位作者 董天杨 陈善搏 《计算机仿真》 2026年第2期59-64,78,共7页
为提高带有减振器的某型号卫星动力学响应仿真预示值的准确性,从橡胶材料的本构模型出发建立有限元模型,对比等效刚度法和弹性模量法两种建模方法,从而评估橡胶减振器对相机动力学响应的影响。最终采用Mooney-rivlin本构模型且将橡胶与... 为提高带有减振器的某型号卫星动力学响应仿真预示值的准确性,从橡胶材料的本构模型出发建立有限元模型,对比等效刚度法和弹性模量法两种建模方法,从而评估橡胶减振器对相机动力学响应的影响。最终采用Mooney-rivlin本构模型且将橡胶与轴套、橡胶与保护套之间关系定义为接触形式,据此得出橡胶减振器的等效刚度。将该刚度值代入卫星动力学模型进行仿真计算,结果与试验响应值之间的误差小于12%,验证了上述建模方法的可行性。 展开更多
关键词 橡胶减振器 非线性 动力学 等效刚度 有限元建模
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行星探测用柔性降落伞跨/超声速气动特性及耦合机理 被引量:2
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作者 贾贺 蒋伟 +3 位作者 包文龙 徐欣 荣伟 余莉 《航空学报》 北大核心 2025年第1期32-54,共23页
中国针对金星、木星等行星的星际探测新征程已经开启,且正在论证之中。然而,这些行星均具有稠密的大气和更高的大气压力,这与地球、火星的大气环境有较大区别。在以往成功的行星探测中发现,此类复杂的行星大气环境中的气动减速过程需要... 中国针对金星、木星等行星的星际探测新征程已经开启,且正在论证之中。然而,这些行星均具有稠密的大气和更高的大气压力,这与地球、火星的大气环境有较大区别。在以往成功的行星探测中发现,此类复杂的行星大气环境中的气动减速过程需要多级降落伞来完成,且需在跨/超声速条件下开伞和工作,同时第一级引导伞的名义直径会明显小于主伞,也小于前体直径,不同尺寸的两级伞与前体之间的流固耦合机理及其气动特性至今尚不明确,同时相关研究报道亦极少。本文基于稠密大气行星探测任务中适用的锥形带条伞和盘缝带伞,采用浸入边界方法研究不同行星大气环境中柔性降落伞工作过程的流固耦合机理,深入考察不同来流马赫数、伞型、大气成分及参数与直径比影响下的流固耦合特性。研究结果发现:土卫六大气环境中,盘缝带伞(直径比0.3)在跨声速时进行稳降,随着时间变化,伞衣的投影面积逐渐增大,阻力系数在马赫数1.5时达到最大,但其波动变化随着马赫数的增大而单调增大。另外,在马赫数为0.95、直径比0和1时伞衣均出现了极为剧烈的摆动现象。相比之下,木星大气环境中,跨声速条件下锥形带条伞伞衣随着时间推进,投影面积变化越来越小。阻力系数及其波动会随着马赫数增大而单调增大,横向力系数及其波动程度在马赫数1.5时出现最大。最后比较土卫六、金星和木星大气环境中的降落伞气动表现,发现木星大气环境中锥形带条伞性能最佳,阻力系数较大,且稳定性较好。 展开更多
关键词 深空探测 跨/超声速降落伞系统 气动特性 流固耦合机理 气动减速技术
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吸气式电推进系统进气道性能数值研究与可行性分析 被引量:2
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作者 苏鹏辉 刘奕豪 +1 位作者 靳旭红 程晓丽 《航空学报》 北大核心 2025年第16期1-14,共14页
针对上层大气层吸气式电推进系统进气道的宽范围设计难题,采用直接模拟Monte Carlo方法对进气道内部流动问题进行了系统的数值模拟,考虑进气道几何外形和气固相互作用(GSI)的影响,从气体动理论的角度阐明了其作用机理,并开展了进气道的... 针对上层大气层吸气式电推进系统进气道的宽范围设计难题,采用直接模拟Monte Carlo方法对进气道内部流动问题进行了系统的数值模拟,考虑进气道几何外形和气固相互作用(GSI)的影响,从气体动理论的角度阐明了其作用机理,并开展了进气道的性能评估和可行性分析。结果表明,对于GSI为完全漫反射的情形,内凹型进气道的汇聚作用导致其气体压力和质量通量最大,且高压区域最靠近电离加速段;内凸型的发散作用导致其气体压力和质量通量最小,且高压区远离电离加速段。对于GSI适应系数σ为0.5的情形,由于气体分子在内凹型压缩段类抛物面发生镜面反射后的汇聚作用,压缩比和质量通量在电离加速段的类焦点位置存在局部峰值。GSI适应系数的降低能明显提高进气道的压缩性能和收集性能,σ从1降低到0.5导致电离加速段的压缩比升高85%~125%,收集效率增大55%~77%。无论GSI为完全漫反射还是部分漫反射部分镜面反射,内凹型进气道的压缩性能和收集性能最好,在电离效率和排气速度的合理假设下,对于180 km的飞行高度,适应系数σ=0.5的内凹型进气道产生的推力大于阻力,因此在概念上是可行的。 展开更多
关键词 上层大气层 吸气式电推进 进气道设计 气固相互作用 气体压缩和收集
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风廓线雷达高空风的火箭最大气动载荷适用性分析 被引量:2
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作者 程胡华 康钊菁 +3 位作者 商临峰 杨春生 罗东升 韩琛锐 《航天控制》 2025年第1期73-80,共8页
以探空气球高空风资料为基准,对风廓线雷达、数值天气预报模式预报第1~4天的高空风及对应最大气动载荷精度进行对比分析,结果表明:高空风精度由低到高依次为风廓线雷达、预报第4~1天,风廓线雷达在高度7.6 km及以上的高空风精度明显偏低... 以探空气球高空风资料为基准,对风廓线雷达、数值天气预报模式预报第1~4天的高空风及对应最大气动载荷精度进行对比分析,结果表明:高空风精度由低到高依次为风廓线雷达、预报第4~1天,风廓线雷达在高度7.6 km及以上的高空风精度明显偏低,绝对差超过5 m/s;最大气动载荷精度由低到高依次为风廓线雷达、预报第4~1天,风廓线雷达、预报第1~4天的最大气动载荷平均绝对差分别为326.72、126.53、162.26、183.15和212.59,单位为Pa∙rad,相关系数值分别为0.76、0.98、0.96、0.95和0.92。因此,风廓线雷达高空风产生的最大气动载荷精度较低,不能用于火箭飞行的安全保障,需进一步改造提高其精度。 展开更多
关键词 火箭飞行安全 最大气动载荷 风廓线雷达 数值天气预报模式 适用性分析
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一种宽速域二元曲面压缩可调进气道设计 被引量:1
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作者 朱永志 匡正 +2 位作者 母忠强 郭丽强 袁化成 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第5期763-771,共9页
针对进气道模态转换点在临界状态及巡航点在通流状态下出口性能较低的问题,开展了一种等熵曲面压缩与楔面压缩相结合的高超声速混压式二元变几何进气道气动设计研究,根据流量需求确定进气道捕获面积,以Ma=5.5为设计点开展进气道全速域... 针对进气道模态转换点在临界状态及巡航点在通流状态下出口性能较低的问题,开展了一种等熵曲面压缩与楔面压缩相结合的高超声速混压式二元变几何进气道气动设计研究,根据流量需求确定进气道捕获面积,以Ma=5.5为设计点开展进气道全速域变几何方案设计;以该方案为基础,通过变几何改变总收缩比,从而提高进气道总压恢复系数。结果表明,随着总收缩比的增加,两典型工况下进气道喉道马赫数不断下降,下降幅度与总收缩比的增加程度成正比,进气道性能参数均呈非线性变化。针对Ma=3.5临界状态,进气道出口马赫数在既定范围总收缩比下均维持在2.5左右,在总收缩比为7.14时性能最优。针对Ma=6.0通流状态,进气道出口马赫数与总收缩比成正比,在总收缩比为5.71时性能最优。通过变几何方式降低喉道马赫数以减少喉道后流动损失,并采取肩部抽吸等方式,改善了激波/边界层干扰现象,拓宽了进气道工作范围,大幅提高了进气道抗反压能力。Ma=3.0时,进气道临界总压恢复系数为0.827,Ma=6.0时进气道总压恢复系数为0.341。 展开更多
关键词 高超声速 二元进气道 变几何 宽速域 宽空域
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圆箔压力热流计的研制与测试结果分析
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作者 朱新新 杨远剑 +2 位作者 王辉 李泽禹 罗跃 《实验流体力学》 北大核心 2025年第5期19-27,共9页
针对长时间变轨道试验中的热流测量需求,基于传统戈登计研制了一种可同时测量热流与压力的圆箔压力热流计。开展了辐射热流标定试验、电弧风洞平板比对试验与数值计算分析。新研制的圆箔压力热流计能够在电弧风洞多状态连续试验中同时... 针对长时间变轨道试验中的热流测量需求,基于传统戈登计研制了一种可同时测量热流与压力的圆箔压力热流计。开展了辐射热流标定试验、电弧风洞平板比对试验与数值计算分析。新研制的圆箔压力热流计能够在电弧风洞多状态连续试验中同时同点位测量平板模型的表面热流和压力,热流和压力测量重复性精度分别约为3.6%和1.9%。与塞块量热计相比,圆箔压力热流计测热流值平均偏低约14.7%。其原因有2点:一是在对流测量环境中,圆箔压力热流计的热流灵敏度系数降低;二是康铜片温度相对过高,形成局部热点,导致实际进入圆箔压力热流计的热流减小。最后,本文给出了圆箔压力热流计和传统戈登计在对流环境中进行热流测量的使用建议。 展开更多
关键词 圆箔压力热流计 热流测量 平板试验 灵敏度系数 局部热点 电弧风洞
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大型复杂航天器在轨动力学关键技术与工程实践
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作者 陈余军 邓明乐 +6 位作者 李峰 刘绍奎 董富祥 庞世伟 季袁冬 李友遐 周志成 《中国工程科学》 北大核心 2025年第6期242-260,共19页
随着航天重大工程的深入实施,大型复杂航天器呈现规模更大、性能更高、多载荷融合的发展趋势,涉及的在轨动力学问题更为复杂。在此背景下,本文面向大型复杂航天器动力学领域,系统梳理和总结了研究团队在“十三五”“十四五”时期的相应... 随着航天重大工程的深入实施,大型复杂航天器呈现规模更大、性能更高、多载荷融合的发展趋势,涉及的在轨动力学问题更为复杂。在此背景下,本文面向大型复杂航天器动力学领域,系统梳理和总结了研究团队在“十三五”“十四五”时期的相应技术攻关与工程实践进展:以大尺寸可展开天线、激光通信终端、大型光学相机等典型载荷的工程应用需求为牵引,针对相关类型航天器的复杂结构在轨动力学行为预示、有效载荷受复杂在轨环境扰动时的稳定工作评估等问题,攻关了大口径环形天线柔性动力学非线性建模与降阶、大尺寸空间结构在轨展开动力学精确建模与高效仿真、多扰动源对高精高稳载荷的微振动评估、刚-液-柔耦合动力学建模与仿真、系统级热变形建模与仿真等关键技术;自主开发了大型复杂航天器动力学集成仿真软件。上述成果成功应用于大尺寸可展开天线类、高分辨率光学遥感类、星间激光通信类卫星的工程研制,顺利通过了地面试验和在轨飞行验证。进一步,把握当前大型复杂航天器工程研制、未来新型航天器研发等需求,展望了总体设计、动力学与控制、验证及预测等方面的技术研究方向。相关内容可为指导航天器设计与在轨使用、解决未来复杂航天巨系统中的动力学难题等提供参考。 展开更多
关键词 大型复杂航天器 在轨动力学 大尺寸可展开天线 高精高稳载荷
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