鼻錐鈍化軸對稱高超聲速進(jìn)氣道流動特性研究的開題報告

鼻錐鈍化軸對稱高超聲速進(jìn)氣道流動特性研究的開題報告一、研究背景高超聲速飛行器作為一種高速、高能量的交通工具，已經(jīng)成為了航空航天研究的熱點。在高超聲速飛行過程中，進(jìn)氣道是其最為關(guān)鍵的組成部分之一，直接影響著飛行器的性能和穩(wěn)定性。因此，進(jìn)氣道的設(shè)計和研究成為了高超聲速飛行器研究的重要研究內(nèi)容。然而，在實際的高超聲速進(jìn)氣道研究中，存在著多種不同的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。其中最為突出的一個問題就是由于入口處的高速氣流，進(jìn)氣道內(nèi)壁面會受到巨大的氣動熱負(fù)荷，導(dǎo)致進(jìn)氣道壁面溫度快速上升，從而影響進(jìn)氣道的性能和耐久性。因此，如何在設(shè)計進(jìn)氣道的時候有效地減少氣動熱負(fù)荷成為進(jìn)氣道設(shè)計中的一大難題。為了解決這一難題，一種新型的進(jìn)氣道設(shè)計方案被提出，即采用鼻錐鈍化軸對稱的設(shè)計方案。這種設(shè)計方案通過減緩入口處的氣流速度，降低壁面氣動熱負(fù)荷，提高進(jìn)氣道的性能和耐久性。因此，我們有必要對這種設(shè)計方案進(jìn)行深入的研究和探究。二、研究目的本研究旨在通過數(shù)值模擬和實驗實測的方法，探究鼻錐鈍化軸對稱設(shè)計方案對高超聲速進(jìn)氣道流動特性的影響。具體的研究目標(biāo)包括：1.分析鼻錐鈍化軸對稱進(jìn)氣道的流場分布特性、氣動性能、氣動熱負(fù)荷等關(guān)鍵參數(shù)，并與傳統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行對比分析。2.在實驗室中建立鼻錐鈍化軸對稱進(jìn)氣道的物理模型，利用高速相機(jī)等實驗手段對進(jìn)氣道內(nèi)部的流動情況進(jìn)行實時觀測和記錄，獲取實驗數(shù)據(jù)。3.通過模擬和實驗數(shù)據(jù)的對比分析，得出鼻錐鈍化軸對稱設(shè)計方案相對于傳統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)劣之處，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議。三、研究方法本研究將采用數(shù)值模擬和實驗實測的方法對鼻錐鈍化軸對稱進(jìn)氣道的流動特性進(jìn)行分析研究。1.數(shù)值模擬方法采用計算流體力學(xué)（CFD）軟件，對鼻錐鈍化軸對稱進(jìn)氣道的流場分布特性、氣動性能、氣動熱負(fù)荷等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析。2.實驗實測方法在實驗室中建立鼻錐鈍化軸對稱進(jìn)氣道的物理模型，并利用高速相機(jī)等實驗手段對進(jìn)氣道內(nèi)部的流動情況進(jìn)行實時觀測和記錄，獲取實驗數(shù)據(jù)。同時，借助于流場可視化技術(shù)，對流動情況進(jìn)行更加直觀的觀測。四、研究意義本研究將深入探究鼻錐鈍化軸對稱設(shè)計方案對高超聲速進(jìn)氣道流動特性的影響，對高超聲速飛行器的研究和發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。其中主要包括：1.對高超聲速進(jìn)氣道設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入探究，提高進(jìn)氣道的性能和耐久性。2.提高高超聲速飛行器的綜合性能，增加其在軍事、民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。3.為中國國防科技進(jìn)步和國家空天事業(yè)的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。五、研究計劃1.時間安排本研究計劃從2022年9月開始，預(yù)計研究期為3年。2.研究內(nèi)容和任務(wù)（1）第一年9月～第二年3月確定研究方法，搜集相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成初步理論研究，并制定研究規(guī)劃。（2）第二年4月～第二年9月建立數(shù)值模擬模型，進(jìn)行計算流體力學(xué)分析，得出流場分布特性、氣動性能、氣動熱負(fù)荷等數(shù)據(jù)。（3）第二年10月～第三年3月在實驗室建立物理模型，設(shè)計和搭建實驗裝置，進(jìn)行實驗測量，獲得實驗數(shù)據(jù)，并利用流場可視化技術(shù)進(jìn)一步驗證數(shù)值模擬結(jié)果。（4）第三年4月～第三年8月綜合分析數(shù)值模擬和實驗數(shù)據(jù)，得出鼻錐鈍化軸對稱設(shè)計方案相對于傳統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)劣之處，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議。3.預(yù)期成果本研究將主要取得以下成果：（1）得出鼻錐鈍化軸對稱設(shè)計方案相對于傳統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)劣之處，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議。（2）在高超聲速進(jìn)氣道設(shè)計中探索新的設(shè)計方案，提高進(jìn)氣道的性