[发明专利]一种气动热环境试验模拟条件的参数相似方法

摘要

本发明属于航空航天技术领域，涉及到一种气动热环境试验模拟条件的参数相似方法。针对气动热环境模拟试验中要求同时满足恢复焓和冷壁热流相等的条件，提出了不需要恢复焓相等也能够保证地面试验参数与飞行参数相似的方法，解决了现阶段试验模拟方法中依赖恢复焓相等、难以准确模拟真实气动热环境的问题，为防/隔热材料在高温气动热环境下的传热和烧蚀试验研究提供保障。本发明的效果和益处是，试验条件不受恢复焓数值的影响；根据本方法，大多数试验设备都可以模拟高焓的气动热环境；为高焓风洞试验提供了新的参数调节思路，拓宽了试验模拟条件。

主权项

1.一种气动热环境试验模拟条件的参数相似方法，其特征在于，步骤如下：(1)假定飞行状态的来流温度为T_∞，马赫数为Ma_∞，空气的比热比为γ；计算气流的恢复温度式中r为温度恢复系数，取值范围为0.88～0.92；气流的恢复焓式中c_p为空气的定压比热，T表示温度；(2)根据飞行器结构特点和气动热工程算法，计算飞行器结构表面的对流换热系数α1，针对平板表面的湍流流动状态，对流换热系数α1＝0.0296(Re1*)‑1/2(Pr1*)‑2/3(ρv)∞cp,式中为参考温度下来流的雷诺数，为参考温度下来流的普朗特数，(ρv)_∞为来流的动量；其他几何结构表面的对流换热系数计算公式与此略有不同，参考相关气动热工程算法；(3)根据步骤(2)得到的对流换热系数计算冷壁热流q01＝α1(Tr1‑T0),其中，T0为冷壁温度，T0＝300K；(4)采用计算传热学的方法计算飞行器结构材料在步骤(3)确定的冷壁热流条件下的壁面温度Tw1；(5)当试验设备的气流恢复焓h_r2小于飞行状态的恢复焓h_r1时，根据试验设备的几何结构和来流条件，假定初始气流总温采用计算流体力学的方法计算试验中试件表面的对流换热系数α₂；(6)令试件表面温度Tw2＝Tw1，并根据步骤(5)计算的对流换热系数α2来调节试验气流的恢复温度：计算气流总温其中r₂为试验状态的温度恢复系数；将代入到步骤(5)，重复进行步骤(5)～(6)步计算，直到T_r2和α₂趋于稳定后进行下一步；(7)确定试验状态的冷壁热流