论文摘要：高超声速钝头体的防热减阻研究

随着我国航天技术和国防尖端武器的发展，高超声速飞行器的气动力/热特性是研究
中的重点和热点问题之一，对飞行器进行相应的减阻和防热设计具有重要理论意义和现
实价值。本文以高超声速钝头体减阻和热防护为背景，采用数值模拟方法，选取激波杆、
逆向喷流和带有伸出喷管的逆向喷流即联合方法进行验证与评估，系统地探索了各方法
的防热减阻机理及其效果。本文的主要研究内容如下： 
1. 驻点热流计算结果在网格雷诺数10以下即可达到网格无关的收敛解。对于计算
格式而言，Roe格式在整体评价上最好，其接触间断分辨率高。对于不同湍流模型，SST
模型保留k-w模型具有的鲁棒性和高精度，同时利用k-ε模型在边界层外缘与自由来流
无关的特点，对壁面热流的计算精度最高。 
2. 对激波杆高超声速钝头体减阻降热特性进行了研究。结果表明：1）由于激波杆
的存在，钝头体的头部出现了一个回流区，所受阻力降低。并且随激波杆长度增加，回
流区面积增大，阻力系数减小更多。2）回流区温度降低显著，钝头体头部热流降低明
显，钝头体肩部再附区域，由于再附激波以及激波干扰的存在，出现热流峰值，同时激
波杆前缘热环境恶劣。 
3. 在逆向喷流减阻降热特性研究方面的结果表明：1）逆向喷流与激波杆相似地将
流动结构进行了改变，脱体激波被推离钝头体表面，钝头体所受阻力减小。2）逆向喷
流方法从推离高温自由来流、低温喷流覆盖回流区两个方面，降低了高超声速钝头体前
体表面受热。 
4. 由于激波杆构型和逆向喷流两种方法，在高超声速钝头体减阻和防热方面存在共
通的机理，带有伸出喷管的逆向喷流方法，即两种方法的联合，可以有效地将两者结合
在一起，相互补充，起到很好的减阻防热效果。相比于两种方法单独的运用，减阻防热
效率提高很大，具有良好的实际应用前景。

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