Spalart-Allmaras湍流模型在高超声速气动加热计算中的应用

将AUSM+格式与LU SGS隐式迭代相结合,采用一方程的Spalart Allmaras湍流模型和二阶迎风MUSCL格式,研究了火星"探路者号"实验模型在10马赫来流条件下的气动热问题。采用量热完全和热完全两种气体模型的计算结果与实验数据进行了比较。热完全气体模型模拟的热流分布规律与实验吻合较好,但是对分离区的热流估计过高。在网格合理划分,尤其是满足近壁面的网格分辨率要求的前提下,该方法能够合理反映高超声速流场除分离区以外的气动热特性。     

载人火星任务气动捕获段轨道初步设计

以载人火星探测任务为背景,建立了气动捕获段轨道的三自由度动力学模型。给出了满足任务要求的约束条件,求解了进入走廊,并分析了相关参数对轨道的影响。在此基础上采用遗传算法与序列二次规划相结合的串行优化策略,分析了通过侧倾角控制可达的航程范围。研究表明,气动捕获相对于直接减速入轨在能量需求上有显著优势,且具备一定的机动能力,是一种较为可行的载人火星飞船入轨方式。     

末敏子母弹落点的近似模拟

攻击线目标的末敏子母弹是一种新型弹种 ,具有较高的射击效力。在分析末敏子母弹抛撒和运动特性的基础上 ,提出近似模拟末敏子弹落点的方法 ,分析过程简单、快速 ,结果具有一定的可信性 ,为近似分析末敏子母弹武器系统射击效力提供了参考工具     

物伞系统动力特性研究

研究了降落伞一物体系统的空间运动。假定降落伞和物体都有６个自由度，两者通过吊带连接起来。推导了物伞系统运动的非线性微分方程，运动方程中没有考虑伞绳和吊带的弹性。用所得数学模型分析了减速伞回收系统的动力特性，给出了仿真计算结果。     

返回舱垂直着陆过程动力学研究

在考虑着陆场地面弹塑性特点的情况下,建立了返回舱垂直着陆过程的弹塑性接触模型。数值分析结果表明,返回舱的着陆过程与地面土壤的物理性质有很大关系,在相同的弹性模量下,土壤的极限应力越大,则着陆过载最大值就越大,着陆过程中的能量损失就越小,返回舱的"跳跃"现象越明显。     

钝体高超声速气动加热与结构热传递耦合的数值计算

气动加热与结构热传递耦合问题在航天和工程应用领域非常重要。分别采用松耦合与紧耦合方法,数值模拟了高超声速二维圆管绕流的流场与结构传热耦合的非定常过程。在紧耦合方法中,流场部分采用基于Navier Stokes方程的有限体积法,将AUSM+格式与时间方向的显式多步Runge Kutta法结合;结构传热部分采用基于二维热传导方程的Galerkin有限元法。流场与结构区通过交界面的热流和温度边界条件实现耦合。计算结果分别与实验、文献做了对比,结构内部温度变化关系以及壁面的热流分布均较好地吻合。两种耦合方式的计算结果对比表明,对于流场特征时间远小于结构传热特征时间的问题,松耦合方法计算效率高,精度与紧耦合方法接近。     

具有倒“Y”型吊挂的降落伞系统动力学建模

具有倒"Y"型吊挂的降落伞系统在回收领域具有广泛的应用.建立了这类系统的动力学模型,包括考虑附加质量的一般刚体动力学方程和基于"平衡点"假设的吊挂系统建模方法.利用该模型对某型飞船空投试验情况进行了仿真分析,通过与试验数据对比,验证了模型的有效性.     

充气式防热罩再入轨道设计

充气式防热罩是最近几年才出现的新型航天回收技术 ,为各种轨道航天器的回收提供了简单、可靠、经济的途径 ,有望逐渐取代降落伞在回收系统中的地位。合理选择防热罩外形 ,用CFD方法计算了防热罩以亚、跨、超声速飞行时的阻力特性 ,并与工程估算方法作对比。分别采用单次和二次充气方案 ,完成了 90kg货舱安全着陆的再入轨道设计。在对两种充气减速方案的再入轨道进行比较分析之后指出 :对于回收同样重量的货舱 ,二次充气方案在保证减速效果的前提下大幅度减轻了防热系统设计的负担 ,是理想的ITS再入减速方案     

环月轨道交会的奔月方案

研究了基于环月轨道共面交会的载人奔月方案.飞行方案设计采取人货分离的原则,包括3次发射,2次环月轨道交会.采用精确轨道动力学模型,得到了满足共面交会约束的发射窗口,以及地月转移轨道特性.进行了3次飞行任务的合理编排和规模估算,结果表明该方案在能量和时间需求上具备可行性.