飛行器熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及熱力耦合響應(yīng)分析.pdf

1、目前,各個(gè)國(guó)家正在著力研究新一代的航天飛行器,使其朝著更快、更輕的方向逐步發(fā)展。由于飛行器在其服役的過程當(dāng)中面臨著復(fù)雜、惡劣的載荷環(huán)境,因此飛行器的熱結(jié)構(gòu)是決定飛行器能否順利完成目標(biāo)任務(wù)的關(guān)鍵因素。對(duì)于飛行器的熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說,首先應(yīng)當(dāng)正確獲得飛行器在工作過程中的熱流以及結(jié)構(gòu)載荷,對(duì)結(jié)構(gòu)的各獨(dú)立變量選取不同的參數(shù),然后通過分析獲得結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)以及應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果,在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本文當(dāng)中,以飛行器的熱結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)飛行器

2、熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并求解了結(jié)構(gòu)的熱力耦合響應(yīng)。
　　首先基于飛行器熱結(jié)構(gòu)的外部尺寸要求,提出結(jié)構(gòu)的初始參數(shù)以及選材方案。然后對(duì)結(jié)構(gòu)的各獨(dú)立變量選取不同的數(shù)值,建立熱結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析有限元模型,對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)以及穩(wěn)定性進(jìn)行分析。選取適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度理論以及結(jié)構(gòu)的臨界失穩(wěn)系數(shù),對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度以及穩(wěn)定性校核。確定滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及穩(wěn)定性條件的質(zhì)量最小的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　選取蜂窩結(jié)構(gòu)的單胞模型作為研究對(duì)象,建立結(jié)構(gòu)傳熱分析的有限元模型。考慮結(jié)

3、構(gòu)的對(duì)流以及輻射換熱的邊界條件,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)熱分析,獲得結(jié)構(gòu)在飛行過程中的溫度場(chǎng)分布。研究不同的涂層厚度、涂層輻射率以及載荷對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)外壁溫度場(chǎng)的影響,確定使內(nèi)壁溫度低于結(jié)構(gòu)最大工作溫度的隔熱涂層厚度的最小值。
　　建立飛行器熱結(jié)構(gòu)的整體熱力耦合分析有限元模型,得到了結(jié)構(gòu)各個(gè)部分在整個(gè)工作過程中的溫度場(chǎng)分布,與單胞結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了熱力耦合分析模型的準(zhǔn)確性。采用順序耦合的方法求解了含有熱應(yīng)力的結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)。選取適