[发明专利]一种覆有热保护涂层的蒙皮板在超音速飞行条件下的应力预测方法

权利要求书

1.一种覆有热保护涂层的蒙皮板在超音速飞行条件下的应力预测方法，包括以下步骤：

建立外围流场数值模拟模型，将飞行速度和气体压强带入所述外围流场数值模拟模型，得到壁面压强结果；将气体温度和流-固耦合面初始温度带入所述外围流场数值模拟模型，得到流-固耦合面温度随时间变化的结果；

建立覆有热保护涂层的蒙皮板的传热分析数值模拟模型，将所述流-固耦合面温度随时间变化的结果带入所述传热分析数值模拟模型，得到温度场结果；

建立覆有热保护涂层的蒙皮板的应力分析数值模拟模型，将所述壁面压强结果和温度场结果载入所述应力分析数值模拟模型，得到应力预测结果。

2.根据权利要求1所述的应力预测方法，其特征在于，所述建立外围流场数值模拟模型的方法，包括以下步骤：

11)构建超音速飞行条件下的流场的三维模型；

12)对所述流场的三维模型进行网格划分；

13)在Fluent求解器中进行工程设置；

14)设置边界条件，所述边界包括进口、出口和壁面；

15)将飞行速度和气体压强带入所述外围流场数值模拟模型，得到壁面压强结果；将气体温度和流-固耦合面初始温度带入所述外围流场数值模拟模型，得到流-固耦合面温度随时间变化的结果；

所述13)和14)没有时间先后顺序。

3.根据权利要求2所述的应力预测方法，其特征在于，步骤12)所述网格划分采用六面体网格进行划分。

4.根据权利要求2所述的应力预测方法，其特征在于，步骤13)所述工程设置时，包括：设置基于密度的求解器；定义流体湍流类型为SST k-ω模型；时间积分采用隐式格式求解；空间离散采用二阶迎风格式求解；初始化求解顺序，从进口开始求解；设置分析步长与总计算时间。

5.根据权利要求1所述的应力预测方法，其特征在于，所述建立覆有热保护涂层的蒙皮板的传热分析数值模拟模型的方法，包括以下步骤：

21)构建覆有热保护涂层的蒙皮板的三维模型；

22)对所述覆有热保护涂层的蒙皮板的三维模型进行网格划分；

23)设置边界条件，设置固体的热暴露表面为流-固耦合面；

24)在ANSYS workbench中进行工程设置；

25)进行耦合设置；

26)得到温度场结果。

6.根据权利要求5所述的应力预测方法，其特征在于，步骤22)所述网格划分采用六面体网格进行划分；所述流-固耦合面的网格尺寸设为一致。

7.根据权利要求5所述的应力预测方法，其特征在于，步骤25)所述耦合设置时，包括：设置流-固耦合面交换的物理量：温度和热流大小；设置最大迭代步数。

8.根据权利要求1所述的应力预测方法，其特征在于，所述建立覆有热保护涂层的蒙皮板的应力分析数值模拟模型的方法，包括以下步骤：

31)建立应力分析几何模型，所述应力分析几何模型与覆有热保护涂层的蒙皮板的三维模型一致；

32)在应力分析几何模型中载入传热分析数值模拟模型分析出的整个结构的温度场结果和流场数值模拟模型分析出的壁面压强结果；

33)设置约束方式为固定支撑、无摩擦支撑和位移支撑中的一种或几种；

34)工程设置；

35)得到应力场结果。

9.根据权利要求8所述的应力预测方法，其特征在于，步骤34)所述工程设置，包括：设置最大和最小的计算时间步长，初始计算时间步长与最小计算时间步长一致；设置总计算时间。