Estudio sobre el Método Experimental en Tierra del Punto de Estancamiento de Gran Flujo de Calor de la Estructura Típica del Bisel de Punta Afilada
Autores: Wang, Ri; Lou, Fengfei; Qi, Bin; A, Rong; Zhou, Yuanye; Dong, Sujun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio sobre el Método Experimental en Tierra del Punto de Estancamiento de Gran Flujo de Calor de la Estructura Típica del Bisel de Punta Afilada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Pruebas térmicas
Vehículo hipersónico
Calentamiento de gases de combustión
Flujo de calor en el punto de estancamiento
Simulación numérica
Pruebas de simulación aerotérmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, dirigido al problema de las pruebas térmicas con grandes gradientes de temperatura utilizando la típica estructura de borde de ataque afilado de un vehículo hipersónico, se utiliza un dispositivo de prueba de gas de combustión a alta temperatura y subsonico (SHCH) para llevar a cabo una serie de experimentos sobre la capacidad de simulación del flujo de calor del gas de combustión a alta temperatura en la región del punto de estancamiento. En primer lugar, para un vehículo hipersónico con una altura de vuelo de 24 km y un rango de número de Mach de 4 a 6.5, se obtiene el flujo de calor en el punto de estancamiento en el área de la cabeza mediante cálculos numéricos de una estructura típica de borde de ataque, que se utiliza como objetivo experimental de la prueba de estructura térmica. En segundo lugar, se diseña una muestra experimental con un medidor de flujo de calor Gardon con la misma forma y tamaño que la muestra en las simulaciones numéricas para preparar la prueba SHCH posterior. En tercer lugar, se propone un método para determinar la temperatura del gas de combustión basado en un modelo de Kriging. Se realiza una simulación numérica CFD utilizando el modelo de prueba SHCH, y los resultados del cálculo numérico se utilizan como conjunto de datos de entrenamiento. El modelo de Kriging se utiliza para establecer una relación de ajuste aproximada entre el flujo de calor en el punto de estancamiento y los parámetros experimentales bajo condiciones SHCH. Se encuentran, respectivamente, los valores correspondientes de temperatura del gas de combustión, con el flujo de calor aerodinámico hipersónico a Mach 5.0 a 5.4 como valor objetivo. Finalmente, se realizan pruebas de flujo de calor en el punto de estancamiento de gas de combustión a baja velocidad y alta temperatura a diferentes temperaturas del gas de combustión. Se comparan y analizan los valores experimentales y los valores objetivo obtenidos de las simulaciones térmicas aerodinámicas hipersónicas para verificar la capacidad de calentamiento del SHCH y la viabilidad de las pruebas de simulación aerotérmica hipersónica.
Descripción
En este artículo, dirigido al problema de las pruebas térmicas con grandes gradientes de temperatura utilizando la típica estructura de borde de ataque afilado de un vehículo hipersónico, se utiliza un dispositivo de prueba de gas de combustión a alta temperatura y subsonico (SHCH) para llevar a cabo una serie de experimentos sobre la capacidad de simulación del flujo de calor del gas de combustión a alta temperatura en la región del punto de estancamiento. En primer lugar, para un vehículo hipersónico con una altura de vuelo de 24 km y un rango de número de Mach de 4 a 6.5, se obtiene el flujo de calor en el punto de estancamiento en el área de la cabeza mediante cálculos numéricos de una estructura típica de borde de ataque, que se utiliza como objetivo experimental de la prueba de estructura térmica. En segundo lugar, se diseña una muestra experimental con un medidor de flujo de calor Gardon con la misma forma y tamaño que la muestra en las simulaciones numéricas para preparar la prueba SHCH posterior. En tercer lugar, se propone un método para determinar la temperatura del gas de combustión basado en un modelo de Kriging. Se realiza una simulación numérica CFD utilizando el modelo de prueba SHCH, y los resultados del cálculo numérico se utilizan como conjunto de datos de entrenamiento. El modelo de Kriging se utiliza para establecer una relación de ajuste aproximada entre el flujo de calor en el punto de estancamiento y los parámetros experimentales bajo condiciones SHCH. Se encuentran, respectivamente, los valores correspondientes de temperatura del gas de combustión, con el flujo de calor aerodinámico hipersónico a Mach 5.0 a 5.4 como valor objetivo. Finalmente, se realizan pruebas de flujo de calor en el punto de estancamiento de gas de combustión a baja velocidad y alta temperatura a diferentes temperaturas del gas de combustión. Se comparan y analizan los valores experimentales y los valores objetivo obtenidos de las simulaciones térmicas aerodinámicas hipersónicas para verificar la capacidad de calentamiento del SHCH y la viabilidad de las pruebas de simulación aerotérmica hipersónica.