高超聲速飛行器氣動(dòng)熱耗散、輸運(yùn)和再利用管理技術(shù)

高超聲速出版工程
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論/1
1.1 高超聲速飛行器熱環(huán)境基本特點(diǎn)/2
1.2 高超聲速氣動(dòng)熱管理技術(shù)研究現(xiàn)狀/4
1.2.1 氣動(dòng)降熱/5
1.2.2 熱耗散技術(shù)/6
1.2.3 熱輸運(yùn)技術(shù)/8
1.2.4 熱再利用技術(shù)/9
1.3 本書主要研究內(nèi)容/11
參考文獻(xiàn)/12
第2章 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基本概念和方法/16
2.1 熱平衡模型/16
2.2 等效熱平衡模型/17
2.2.1 無熱電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)/18
2.2.2 有熱電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)/19
2.3 氣動(dòng)熱計(jì)算方法/20
2.3.1 無黏流場計(jì)算/20
2.3.2 邊界層內(nèi)有黏流場氣動(dòng)熱計(jì)算/31
2.3.3 駐點(diǎn)熱流密度計(jì)算/47
2.3.4 氣動(dòng)熱計(jì)算流程/48
2.4 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法/49
2.4.1 基于輻射熱平衡模型的熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程/49
2.4.2 基于等效熱平衡模型的熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程/49
2.4.3 小結(jié)/50
參考文獻(xiàn)/51
第3章 被動(dòng)熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)/53
3.1 前言/53
3.2 熱防護(hù)結(jié)構(gòu)及典型熱防護(hù)概念/54
3.2.1 熱防護(hù)材料及結(jié)構(gòu)/54
3.2.2 典型熱防護(hù)概念/55
3.3 熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法/56
3.3.1 熱防護(hù)系統(tǒng)分區(qū)方法/56
3.3.2 熱防護(hù)系統(tǒng)傳熱分析模型/57
3.3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型/61
3.4 高超聲速飛行器被動(dòng)熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)/61
3.4.1 飛行器及彈道/61
3.4.2 氣動(dòng)熱/62
3.4.3 被動(dòng)熱防護(hù)子系統(tǒng)/65
3.5 小結(jié)/70
參考文獻(xiàn)/71
第4章 波紋夾芯型防熱/承載一體化多功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及評估方法/72
4.1 前言/72
4.2 防熱/承載一體化熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)/73
4.2.1 ITPS區(qū)域分布及材料選取/74
4.2.2 設(shè)計(jì)點(diǎn)及極限設(shè)計(jì)狀態(tài)確定/75
4.2.3 ITPS優(yōu)化設(shè)計(jì)模型及方法/75
4.3 防熱/承載一體化結(jié)構(gòu)熱力響應(yīng)問題分析/78
4.3.1 熱傳導(dǎo)問題/79
4.3.2 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)問題/80
4.3.3 屈曲問題/81
4.3.4 動(dòng)特性及動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問題/82
4.3.5 小結(jié)/83
4.4 波紋夾芯型一體化結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)分析方法/83
4.4.1 正交分解法求解瞬態(tài)熱傳導(dǎo)方程/83
4.4.2 考慮材料非線性的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)計(jì)算方法/90
4.4.3 波紋夾芯型ITPS熱物性參數(shù)等效模型/101
4.4.4 算例驗(yàn)證/102
4.4.5 小結(jié)/111
4.5 波紋夾芯型ITPS結(jié)構(gòu)靜力學(xué)計(jì)算方法/111
4.5.1 波紋夾芯結(jié)構(gòu)均勻化方法/112
4.5.2 基于多層理論的有限元模型/125
4.5.3 算例驗(yàn)證/132
4.5.4 小結(jié)/136
4.6 波紋夾芯型ITPS應(yīng)力分布及結(jié)構(gòu)屈曲計(jì)算方法/136
4.6.1 基于等效模型的應(yīng)力分布計(jì)算方法/136
4.6.2 ITPS屈曲問題計(jì)算方法/139
4.6.3 算例驗(yàn)證/140
4.6.4 小結(jié)/146
4.7 波紋夾芯型ITPS設(shè)計(jì)實(shí)例及總體評估/146
4.7.1 高超聲速運(yùn)載器/147
4.7.2 ITPS適用區(qū)域及材料選取方案/148
4.7.3 ITPS優(yōu)化設(shè)計(jì)/150
4.7.4 ITPS優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果/154
4.8 小結(jié)/156
參考文獻(xiàn)/156
第5章 飛行器前緣熱輸運(yùn)技術(shù)/158
5.1 前言/158
5.2 飛行器前緣一體化熱管方案設(shè)計(jì)及性能評估/160
5.2.1 前緣氣動(dòng)熱計(jì)算/160
5.2.2 前緣熱管方案設(shè)計(jì)及性能評估/162
5.2.3 小結(jié)/172
5.3 飛行器前緣對流熱輸運(yùn)方案設(shè)計(jì)及性能評估/173
5.3.1 前緣對流熱輸運(yùn)方案/173
5.3.2 數(shù)值模型/174
5.3.3 結(jié)果分析/175
5.4 小結(jié)/180
參考文獻(xiàn)/180
第6章 飛行器大面積區(qū)域?qū)α鳠彷斶\(yùn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)/182
6.1 前言/182
6.2 對流熱輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法/183
6.3 高超聲速巡飛器對流熱輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)/183
6.3.1 飛行器及熱輸運(yùn)工質(zhì)/183
6.3.2 熱防護(hù)對流熱輸運(yùn)數(shù)值模型/186
6.3.3 結(jié)果與分析/187
6.4 被動(dòng)熱防護(hù)及熱輸運(yùn)系統(tǒng)耦合設(shè)計(jì)流程/202
6.5 小結(jié)/202
參考文獻(xiàn)/203
第7章 熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能評估/205
7.1 前言/205
7.2 防熱/供電多功能結(jié)構(gòu)概念/206
7.2.1 p型熱電材料的選擇/207
7.2.2 n型熱電材料的制備及其熱電性能/207
7.2.3 其他材料物性/210
7.3 數(shù)值仿真模型/210
7.3.1 控制方程及本構(gòu)方程/210
7.3.2 單胞及其邊界/212
7.3.3 邊界條件及初始條件/212
7.3.4 材料接觸界面/216
7.4 多功能結(jié)構(gòu)力/熱/電性能分析/216
7.4.1 力/熱性能分析/217
7.4.2 熱電性能分析/220
7.4.3 熱電轉(zhuǎn)換效率分析/221
7.5 多功能結(jié)構(gòu)優(yōu)化/224
7.5.1 優(yōu)化問題模型/224
7.5.2 優(yōu)化過程/226
7.5.3 優(yōu)化結(jié)果/226
7.6 小結(jié)/227
參考文獻(xiàn)/228
第8章 承載防熱供電多功能結(jié)構(gòu)技術(shù)/230
8.1 前言/230
8.2 飛行器力/熱載荷/231
8.3 熱電多功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)邊界條件/233
8.3.1 熱電材料及選取原則/233
8.3.2 熱電多功能結(jié)構(gòu)方案/235
8.3.3 力學(xué)邊界條件/237
8.4 熱電多功能結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)及力熱電性能評估/247
8.4.1 熱電多功能結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)/247
8.4.2 力熱耦合分析數(shù)值模型/249
8.4.3 力熱性能分析及評估/253
8.4.4 發(fā)電性能分析及評估/263
8.5 小結(jié)/266
參考文獻(xiàn)/267
第9章 熱管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及流程/270
9.1 前言/270
9.2 熱電熱防護(hù)概念及熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)/270
9.2.1 熱電熱防護(hù)概念及其數(shù)值模型/271
9.2.2 熱電熱防護(hù)概念的優(yōu)化模型/272
9.2.3 熱管理性能評估/273
9.3 面向飛行器總體的熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程/276
9.4 高超聲速飛行器熱能管理系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)想/277
參考文獻(xiàn)/278