【摘 要】
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高速飞行器在大气层内长时间飞行时,必然要受到气动加热的影响,以某带翼飞行器为研究对象,研究其结构的热响应特性,为飞行器的结构设计提供参考数据。飞行器结构的热响应分析
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高速飞行器在大气层内长时间飞行时,必然要受到气动加热的影响,以某带翼飞行器为研究对象,研究其结构的热响应特性,为飞行器的结构设计提供参考数据。飞行器结构的热响应分析包括飞行器结构的温度场计算、热应力分析、热变形分析以及结构的热模态分析。首先阐述了计算流体力学求解气动加热问题的基本原理,并采用ICEM网格划分软件对飞行器模型进行网格划分,在FLUENT流体计算软件中建立了高速飞行器的空气动力学模型,分析了不同工况下的气动加热效应,为飞行器结构的热响应分析提供初始条件。在求得高速飞行器稳态流场的基础上,建立了流场和飞行器的耦合传热模型,采用耦合传热的分析方法,计算了不同工况下飞行器结构的瞬态热传导过程,分析对比了不同飞行马赫数、不同飞行时间、不同飞行攻角下飞行器结构的温度场分布特点。根据热弹性力学原理和有限元分析方法,建立了飞行器结构的热弹性力学有限元模型,采用ANSYS Workbench有限元平台,将前期计算的结构温度场施加在飞行器的有限元模型上,计算了飞行器结构在不同热载荷作用下的热响应特性。采用有限元方法对飞行器尾翼的热模态特性进行了分析研究,分别计算了三种情况下尾翼结构的热模态特性,并与常温下尾翼的模态特性进行对比,来分析模态参数随温度的变化规律,并探讨了变化的物性参数和热应力对模态特性的影响程度。
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