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典型外形高超声速气动力气动热数值计算研究
典型外形高超声速气动力气动热数值计算研究
摘要：
高超声速飞行器的气动力和气动热是设计和飞行过程中必须考虑的重要因素。本论文以典型外形为研究对象，基于数值计算方法对其在高超声速气动环境中的气动力和气动热进行了分析和研究。通过对比不同参数和条件下的计算结果，得出了一些关键结论和设计指导意见，为高超声速飞行器的设计和优化提供了参考。
关键词：高超声速，气动力，气动热，数值计算
1.引言
高超声速飞行器是一类在大气中飞行速度超过5倍音速的飞行器。由于其极高的飞行速度，气动力和气动热对其设计和飞行过程有着巨大的影响。因此，准确地计算和分析其气动力和气动热是十分重要的。
2.数值计算方法
在本研究中，采用了计算流体力学（CFD）方法对典型外形在高超声速条件下的气动力和气动热进行数值模拟。基于Navier-Stokes方程和能量方程，建立了数学模型，并采用高阶精确格式对其进行离散化。
3.气动力的数值计算
通过对不同飞行状态和参数进行计算，得到了典型外形在高超声速条件下的气动力分布和特性。研究结果表明，随着飞行速度的增加，阻力和升力都呈现出增加的趋势。同时，典型外形在不同攻角下的升力系数和阻力系数也表现出明显的变化规律。
4.气动热的数值计算
在考虑气动热效应的模拟中，采用了一维热传导方程和一维能量方程。通过对流体内部能量的分析和计算，得到了典型外形在高超声速条件下的气动热分布和热流图。结果显示，气动热主要集中在前缘和壁面附近，并且随着飞行速度的增加，气动热的强度也呈现出逐渐增加的趋势。
5.结果分析与讨论
通过对气动力和气动热的数值计算结果进行分析和讨论，得出了一些关键结论和设计指导意见。首先，飞行速度对气动力和气动热有着重要的影响，要对其进行合理的控制和考虑。其次，典型外形的几何形状对气动力和气动热也有着明显的影响，优化设计可以有效地降低阻力和热负荷。
6.结论
本研究通过数值计算方法对典型外形在高超声速条件下的气动力和气动热进行了研究。通过对比不同参数和条件下的计算结果，得出了一些关键结论和设计指导意见。这些研究结果对高超声速飞行器的设计和优化具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]张三，李四.高超声速流动的计算方法与应用[M].北京：科学出版社，2008.
[2]王五，赵六.高超声速飞行器气动力与传热[M].北京：国防工业出版社，2010.