超音速共形导引头整流罩热流固耦合

发布时间：2022-10-30 13:09

　　共形光学导引头能够使导弹具有更高速度、减少导弹命中目标时间、增加导弹飞行距离。这就要求共形整流罩要既满足成像系统的像质要求，还要能够承受导弹超音速飞行时引起的气动力与气动热载荷。目前，国内验证整流罩强度主要采用大量风洞试验方式，这样既浪费人力物力，又存在导引头结构设计上的盲目性，所以能够找到一种数值仿真方法为风洞试验提供参考，将是解决这个问题的关键。 针对上述问题，论文分四部分逐层开展研究工作： 首先依据流体动力学、热力学及结构力学基础理论，推导了适用于超音速共形整流罩的热流固耦合有限元计算方法，得到了计算基本方程。依据热流固耦合分析理论，利用有限元分析软件建立联合仿真平台，实现了顺序热流固耦合场数值联合仿真。解决了耦合场分析过程中气动载荷数据传递方法及对流换热系数取值问题。 之后完成口径203mm，长径比1：1椭球型整流罩风洞测压试验，速度为2.0Ma、2.5Ma及3.0Ma，攻角为0°、10°、20°及30°。通过数值仿真对比试验结果，仿真数值准确度达到95%以上，验证了数值仿真准确性。 根据风洞试验使用椭球型整流罩，提取速度2.0Ma、2.5Ma及... 

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 本课题的研究意义
    1.2 共形红外导引头技术发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 整流罩相关技术国内外研究现状
        1.3.1 国内外研究现状
        1.3.2 国内外研究现状分析
    1.4 本文研究工作重点及论文结构
        1.4.1 论文研究工作
        1.4.2 文章结构安排
第2章 超音速共形导引头整流罩热流固耦合仿真
    2.1 引言
    2.2 导引头整流罩耦合场有限元分析数值计算基础
        2.2.1 热固耦合有限元分析方法
        2.2.2 流固耦合有限元分析方法
        2.2.3 热流固耦合有限元分析方法
    2.3 气动载荷数据传递计算方法
        2.3.1 流体动力学仿真计算结果传递
        2.3.2 风洞试验结果传递
    2.4 超音速共形导引头整流罩工作环境分析
        2.4.1 研究对象选择与流体动力学分析
        2.4.2 数值仿真结果分析
    2.5 热流固耦合分析实现
        2.5.1 气动载荷获得与信息整理
        2.5.2 温度场解算
        2.5.3 热流固耦合仿真计算
        2.5.4 气动载荷信息传递
    2.6 对流换热系数确定
        2.6.1 参考模型设计
        2.6.2 结果分析
    2.7 小结
第3章 超音速共形导引头整流罩风洞数值对比试验研究
    3.1 引言
    3.2 超音速共形导引头风洞试验
        3.2.1 风洞试验设备
        3.2.2 风洞试验模型
        3.2.3 风洞试验及结果
    3.3 超音速共形导引头数值对比风洞试验
        3.3.1 共形整流罩模型仿真分析
        3.3.2 数值对比
        3.3.3 结果分析
    3.4 小结
第4章 超音速共形导引头整流罩光机特性分析
    4.1 引言
    4.2 超音速共形导引头整流罩结构特性分析
        4.2.1 流固耦合仿真计算
        4.2.2 计算结果与分析
    4.3 超音速共形导引头整流罩光学特性分析
        4.3.1 拟合整流罩面型轮廓曲线
        4.3.2 光学成像质量对比
    4.4 不同整流罩材料数值对比
        4.4.1 超音速整流罩材料
        4.4.2 流固耦合分析及对比数值结果
        4.4.3 结果分析
    4.5 小结
第5章 超音速共形导引头整流罩与弹体连接结构优化设计
    5.1 引言
    5.2 初始结构设计
        5.2.1 整流罩连接结构形式设计依据
        5.2.2 共形整流罩连接结构形式设计
        5.2.3 结构热流固耦合仿真及结果分析
        5.2.4 共形整流罩连接结构形式改进设计
    5.3 超音速共形整流罩连接结构优化
        5.3.1 优化设计原理
        5.3.2 优化参数设定
        5.3.3 结构优化
        5.3.4 优化设计结果分析
    5.4 小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文主要研究成果
    6.2 特色与创新点
    6.3 后续工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]军用光学整流罩技术研究的进展[J]. 赵洪卫,侯天晋,朱斌.  激光与红外. 2010(09)
[2]光学镜面磁流变抛光的后置处理[J]. 宋辞,戴一帆,彭小强,石峰.  光学精密工程. 2010(08)
[3]保形光学在导引头中的应用[J]. 张学成,徐榕,刘莉.  兵工自动化. 2010(04)
[4]折/衍混合消热差共形光学系统的设计[J]. 孙金霞,刘建卓,孙强,方伟.  光学精密工程. 2010(04)
[5]超音速光学导引头整流罩的形状优化[J]. 魏群,艾兴乔,姜湖海,宣明,贾宏光.  光学精密工程. 2010(02)
[6]蓝宝石整流罩与金属弹体新型的连接方法研究[J]. 殷胜昔,楚建新.  航空精密制造技术. 2010(01)
[7]空间天文仪器中的铍镜结构优化设计分析[J]. 宋立强,杨世模,陈志远.  红外与激光工程. 2009(05)
[8]红外导引头整流罩技术研究[J]. 黄秋,陈亦庆,高志峰,翟学锋.  应用光学. 2009(05)
[9]红外窗口气膜冷却数值研究[J]. 唐奇,仝宗凯,全栋梁.  战术导弹技术. 2009(01)
[10]空间天文仪器反射镜材料优化与应用研究[J]. 宋立强,杨世模,陈志远.  材料导报. 2008(12)

硕士论文
[1]保形红外头罩测试实验平台目标检测与控制系统研究[D]. 张金江.国防科学技术大学 2006



本文编号：3698944