关键词：航天返回;;计算流体力学;;直接蒙特卡洛模拟;;机械展开;;气动力;;气动热
摘 要：本文以机械展开式再入飞行器为研究对象,采用数值模拟的方法研究了其气动力和气动热特性。目的是加深对机械展开再入飞行器这一新提出的再入返回方式的认识和了解,为未来机械展开再入飞行器的设计和应用提供技术支持和借鉴。首先简要介绍了本文数值模拟中的研究方法,具体包括CFD(计算流体力学方法)、DSMC(直接蒙特卡罗模拟)方法,并对本文计算所使用的软件做了说明,为接下来的气动力和气动热数值计算打下基础。其次说明了本文研究的机械展开再入飞行器的几何外形,通过流固耦合方法分析了其在最大动压弹道工况下的柔性面变形情况,在此基础确立了计算采用的简化模型;讨论了高超声速下的气动计算关键技术,明确了本文数值计算采用的热化学非平衡模型。然后通过CFD方法计算分析了连续流下不同速度和迎角下机械展开再入飞行器的流场特性、升阻特性和俯仰力矩特性,通过DSMC方法分析了稀薄大气环境下机械展开再入飞行器的流场和受力特性;在此基础上讨论了连续流过渡至稀薄大气段的气动力一致性问题。最后讨论了影响机械展开再入飞行器热流情况的几个主要因素,进而分析了高超声速情况下的热化学非平衡现象,在此基础上进一步分析了飞行器前端面主要部位的热流及总加热量。
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