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Trajectory-based flow-thermal-structural coupling analysis for hypersonic vehicles
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DOI：10.1063/5.0260601.png)
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摘要
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本研究探讨了高超声速飞行器中的流-热-结构耦合现象，其中极端温度和压力条件会在周围流场中引发复杂的热化学非平衡效应。这些效应给准确预测气动热载荷带来了显著挑战。此外，气动加热显著影响高超声速飞行器的结构力学响应，使得精确预测热环境至关重要，特别是在考虑其结构复杂性的情况下。为应对这些挑战，本研究采用双温度模型建立了高超声速流动的控制方程。通过重现马赫数6.47绕圆柱管的流动实验数据，实现了高保真热场分布。采用基于时间尺度分析的松耦合方法，将结构热传导和力学响应方程纳入其中，能够模拟圆柱管的力学行为。结果表明，该方法与实验数据高度吻合，验证了所提出方法的准确性。基于这些发现，开发了一种针对飞行轨迹特性的流-热-结构耦合策略，并应用于X-51A类飞行器的代表性轨迹。该方法有效捕捉了不同飞行器区域的流场动力学、表面热流和压力分布。此外，它还提供了对蒙皮与骨架之间热应力、应变及应力交互作用的详细分析，为高超声速飞行器的设计与发展提供了关键的理论见解。
期刊
IF:
4.3
论文数:
2.9W
被引数:
8.0W
机构
引用论文
The Rapid Data-Driven Prediction Method of Coupled Fluid–Thermal–Structure for Hypersonic Vehicles.png)
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