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Efecto del Aerodisco en la Transición de la Capa Límite Hipersónica y la Transferencia de Calor del Vehículo HIFiRE-5

Autores: Zhao, Yatian; Shao, Zhiyuan; Liu, Hongkang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Efecto del Aerodisco en la Transición de la Capa Límite Hipersónica y la Transferencia de Calor del Vehículo HIFiRE-5


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Arrastre aerodinámico
Cargas aerotérmicas
Transición de capa límite
Aerodisco
Vehículos hipersónicos
Flujo de calor en la superficie

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 24

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La sustancial resistencia aerodinámica y las severas cargas aerotérmicas, que están estrechamente relacionadas con la transición de la capa límite, desafían el diseño de vehículos hipersónicos y podrían aliviarse mediante métodos activos destinados a la reducción de la resistencia y el flujo de calor, como el aerodisco. Sin embargo, la investigación sobre los efectos del aerodisco en flujos transicionales aún no es abundante. Basado en el modelo de transición mejorado, este estudio investiga la influencia del aerodisco con diversas longitudes en la transición de la capa límite hipersónica y la distribución del flujo de calor en la superficie sobre la configuración HIFiRE-5 bajo varios ángulos de ataque. Se obtienen ciertos análisis y resultados significativos: (i) Se encuentra que la existencia del aerodisco desencadena directamente la transición inducida por separación, moviendo el inicio de la transición cerca de la línea central río arriba y ampliando la región de transición; (ii) El flujo de calor máximo en la pared podría reducirse efectivamente por el aerodisco hasta un 52.1% y la presión máxima en la superficie puede incluso reducirse hasta un 80.4%. Las formas de transición son idénticas, mientras que la variedad de tasas de crecimiento de la intermitencia no es monótona con el aumento de la longitud del aerodisco. La dilatación de la región con alta capa límite de flujo de calor se considera un compromiso inevitable para reducir el flujo de calor máximo y la presión máxima en la superficie. (iii) Con el aumento del ángulo de ataque, primero, la transición se retrasa y posteriormente se adelanta en la superficie de barlovento, lo que contrasta con la región de transición que se extiende continuamente en la superficie de sotavento. Este estudio numérico tiene como objetivo explorar los efectos del aerodisco en la transición de la capa límite hipersónica, enriquecer el estudio de las características del campo de flujo hipersónico y el sistema de protección térmica activa considerando la transición de la capa límite realista, y proporcionar referencias para la excogitación y utilización del aerodisco en vehículos hipersónicos.

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