高超声速飞行器气动热耗散、输运和再利用管理技术

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作者: , ,
出版社: 科学出版社
2021-09
版次: 1
ISBN: 9787030691897
定价: 150.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 279页
字数: 318.000千字
分类: 工程技术
6人买过
  • 高超声速飞行器热管理是专门研究高超声速飞行器热耗散、输运及再利用的技术,历来受到航天工业部门的高度重视。热管理系统作为飞行器安全飞行和设备正常工作的重要保障,是高超声速工程发展的关键技术之一。《高超声速飞行器气动热耗散、输运和再利用管理技术》重点针对高超声速飞行器典型的热环境特点,提出了等效热平衡模型和热管理系统设计理论,系统地阐述了高超声速飞行器热管理的基本概念与内涵。针对热耗散技术,建立了基于等效热平衡模型的热防护系统设计方法,提出了新型一体化承载防热结构的快速设计和评估方法;针对热输运技术,开展了飞行器大曲率前缘区域热管及对流输运方案的分析和评估,提出了大面积区域对流热输运网络的设计方法;针对热利用技术,开发了防热 供电、承载 防热 供电多功能结构技术。《高超声速飞行器气动热耗散、输运和再利用管理技术》后建立了高超声速飞行器热管理系统的设计流程,实现了热防护子系统、热输运子系统和热电转换子系统的耦合设计。 高超声速出版工程

    目录

    丛书序

    前言

    第1章 绪论/1

    1.1 高超声速飞行器热环境基本特点/2

    1.2 高超声速气动热管理技术研究现状/4

    1.2.1 气动降热/5

    1.2.2 热耗散技术/6

    1.2.3 热输运技术/8

    1.2.4 热再利用技术/9

    1.3 本书主要研究内容/11

    参考文献/12

    第2章 热管理系统设计中的基本概念和方法/16

    2.1 热平衡模型/16

    2.2 等效热平衡模型/17

    2.2.1 无热电转换子系统/18

    2.2.2 有热电转换子系统/19

    2.3 气动热计算方法/20

    2.3.1 无黏流场计算/20

    2.3.2 边界层内有黏流场气动热计算/31

    2.3.3 驻点热流密度计算/47

    2.3.4 气动热计算流程/48

    2.4 热管理系统设计方法/49

    2.4.1 基于辐射热平衡模型的热防护系统设计流程/49

    2.4.2 基于等效热平衡模型的热管理系统设计流程/49

    2.4.3 小结/50

    参考文献/51

    第3章 被动热防护系统设计/53

    3.1 前言/53

    3.2 热防护结构及典型热防护概念/54

    3.2.1 热防护材料及结构/54

    3.2.2 典型热防护概念/55

    3.3 热防护系统设计方法/56

    3.3.1 热防护系统分区方法/56

    3.3.2 热防护系统传热分析模型/57

    3.3.3 结构优化模型/61

    3.4 高超声速飞行器被动热防护系统设计/61

    3.4.1 飞行器及弹道/61

    3.4.2 气动热/62

    3.4.3 被动热防护子系统/65

    3.5 小结/70

    参考文献/71

    第4章 波纹夹芯型防热/承载一体化多功能结构设计及评估方法/72

    4.1 前言/72

    4.2 防热/承载一体化热防护系统设计/73

    4.2.1 ITPS区域分布及材料选取/74

    4.2.2 设计点及极限设计状态确定/75

    4.2.3 ITPS优化设计模型及方法/75

    4.3 防热/承载一体化结构热力响应问题分析/78

    4.3.1 热传导问题/79

    4.3.2 结构静力学问题/80

    4.3.3 屈曲问题/81

    4.3.4 动特性及动力学响应问题/82

    4.3.5 小结/83

    4.4 波纹夹芯型一体化结构热传导分析方法/83

    4.4.1 正交分解法求解瞬态热传导方程/83

    4.4.2 考虑材料非线性的瞬态热传导计算方法/90

    4.4.3 波纹夹芯型ITPS热物性参数等效模型/101

    4.4.4 算例验证/102

    4.4.5 小结/111

    4.5 波纹夹芯型ITPS结构静力学计算方法/111

    4.5.1 波纹夹芯结构均匀化方法/112

    4.5.2 基于多层理论的有限元模型/125

    4.5.3 算例验证/132

    4.5.4 小结/136

    4.6 波纹夹芯型ITPS应力分布及结构屈曲计算方法/136

    4.6.1 基于等效模型的应力分布计算方法/136

    4.6.2 ITPS屈曲问题计算方法/139

    4.6.3 算例验证/140

    4.6.4 小结/146

    4.7 波纹夹芯型ITPS设计实例及总体评估/146

    4.7.1 高超声速运载器/147

    4.7.2 ITPS适用区域及材料选取方案/148

    4.7.3 ITPS优化设计/150

    4.7.4 ITPS优化设计结果/154

    4.8 小结/156

    参考文献/156

    第5章 飞行器前缘热输运技术/158

    5.1 前言/158

    5.2 飞行器前缘一体化热管方案设计及性能评估/160

    5.2.1 前缘气动热计算/160

    5.2.2 前缘热管方案设计及性能评估/162

    5.2.3 小结/172

    5.3 飞行器前缘对流热输运方案设计及性能评估/173

    5.3.1 前缘对流热输运方案/173

    5.3.2 数值模型/174

    5.3.3 结果分析/175

    5.4 小结/180

    参考文献/180

    第6章 飞行器大面积区域对流热输运网络设计/182

    6.1 前言/182

    6.2 对流热输运网络设计方法/183

    6.3 高超声速巡飞器对流热输运网络设计/183

    6.3.1 飞行器及热输运工质/183

    6.3.2 热防护对流热输运数值模型/186

    6.3.3 结果与分析/187

    6.4 被动热防护及热输运系统耦合设计流程/202

    6.5 小结/202

    参考文献/203

    第7章 热电转换结构设计及性能评估/205

    7.1 前言/205

    7.2 防热/供电多功能结构概念/206

    7.2.1 p型热电材料的选择/207

    7.2.2 n型热电材料的制备及其热电性能/207

    7.2.3 其他材料物性/210

    7.3 数值仿真模型/210

    7.3.1 控制方程及本构方程/210

    7.3.2 单胞及其边界/212

    7.3.3 边界条件及初始条件/212

    7.3.4 材料接触界面/216

    7.4 多功能结构力/热/电性能分析/216

    7.4.1 力/热性能分析/217

    7.4.2 热电性能分析/220

    7.4.3 热电转换效率分析/221

    7.5 多功能结构优化/224

    7.5.1 优化问题模型/224

    7.5.2 优化过程/226

    7.5.3 优化结果/226

    7.6 小结/227

    参考文献/228

    第8章 承载防热供电多功能结构技术/230

    8.1 前言/230

    8.2 飞行器力/热载荷/231

    8.3 热电多功能结构设计及力学边界条件/233

    8.3.1 热电材料及选取原则/233

    8.3.2 热电多功能结构方案/235

    8.3.3 力学边界条件/237

    8.4 热电多功能结构细化设计及力热电性能评估/247

    8.4.1 热电多功能结构细化设计/247

    8.4.2 力热耦合分析数值模型/249

    8.4.3 力热性能分析及评估/253

    8.4.4 发电性能分析及评估/263

    8.5 小结/266

    参考文献/267

    第9章 热管理系统优化设计及流程/270

    9.1 前言/270

    9.2 热电热防护概念及热管理系统的优化设计/270

    9.2.1 热电热防护概念及其数值模型/271

    9.2.2 热电热防护概念的优化模型/272

    9.2.3 热管理性能评估/273

    9.3 面向飞行器总体的热管理系统设计流程/276

    9.4 高超声速飞行器热能管理系统的应用设想/277

    参考文献/278
  • 内容简介:
    高超声速飞行器热管理是专门研究高超声速飞行器热耗散、输运及再利用的技术,历来受到航天工业部门的高度重视。热管理系统作为飞行器安全飞行和设备正常工作的重要保障,是高超声速工程发展的关键技术之一。《高超声速飞行器气动热耗散、输运和再利用管理技术》重点针对高超声速飞行器典型的热环境特点,提出了等效热平衡模型和热管理系统设计理论,系统地阐述了高超声速飞行器热管理的基本概念与内涵。针对热耗散技术,建立了基于等效热平衡模型的热防护系统设计方法,提出了新型一体化承载防热结构的快速设计和评估方法;针对热输运技术,开展了飞行器大曲率前缘区域热管及对流输运方案的分析和评估,提出了大面积区域对流热输运网络的设计方法;针对热利用技术,开发了防热 供电、承载 防热 供电多功能结构技术。《高超声速飞行器气动热耗散、输运和再利用管理技术》后建立了高超声速飞行器热管理系统的设计流程,实现了热防护子系统、热输运子系统和热电转换子系统的耦合设计。
  • 目录:
    高超声速出版工程

    目录

    丛书序

    前言

    第1章 绪论/1

    1.1 高超声速飞行器热环境基本特点/2

    1.2 高超声速气动热管理技术研究现状/4

    1.2.1 气动降热/5

    1.2.2 热耗散技术/6

    1.2.3 热输运技术/8

    1.2.4 热再利用技术/9

    1.3 本书主要研究内容/11

    参考文献/12

    第2章 热管理系统设计中的基本概念和方法/16

    2.1 热平衡模型/16

    2.2 等效热平衡模型/17

    2.2.1 无热电转换子系统/18

    2.2.2 有热电转换子系统/19

    2.3 气动热计算方法/20

    2.3.1 无黏流场计算/20

    2.3.2 边界层内有黏流场气动热计算/31

    2.3.3 驻点热流密度计算/47

    2.3.4 气动热计算流程/48

    2.4 热管理系统设计方法/49

    2.4.1 基于辐射热平衡模型的热防护系统设计流程/49

    2.4.2 基于等效热平衡模型的热管理系统设计流程/49

    2.4.3 小结/50

    参考文献/51

    第3章 被动热防护系统设计/53

    3.1 前言/53

    3.2 热防护结构及典型热防护概念/54

    3.2.1 热防护材料及结构/54

    3.2.2 典型热防护概念/55

    3.3 热防护系统设计方法/56

    3.3.1 热防护系统分区方法/56

    3.3.2 热防护系统传热分析模型/57

    3.3.3 结构优化模型/61

    3.4 高超声速飞行器被动热防护系统设计/61

    3.4.1 飞行器及弹道/61

    3.4.2 气动热/62

    3.4.3 被动热防护子系统/65

    3.5 小结/70

    参考文献/71

    第4章 波纹夹芯型防热/承载一体化多功能结构设计及评估方法/72

    4.1 前言/72

    4.2 防热/承载一体化热防护系统设计/73

    4.2.1 ITPS区域分布及材料选取/74

    4.2.2 设计点及极限设计状态确定/75

    4.2.3 ITPS优化设计模型及方法/75

    4.3 防热/承载一体化结构热力响应问题分析/78

    4.3.1 热传导问题/79

    4.3.2 结构静力学问题/80

    4.3.3 屈曲问题/81

    4.3.4 动特性及动力学响应问题/82

    4.3.5 小结/83

    4.4 波纹夹芯型一体化结构热传导分析方法/83

    4.4.1 正交分解法求解瞬态热传导方程/83

    4.4.2 考虑材料非线性的瞬态热传导计算方法/90

    4.4.3 波纹夹芯型ITPS热物性参数等效模型/101

    4.4.4 算例验证/102

    4.4.5 小结/111

    4.5 波纹夹芯型ITPS结构静力学计算方法/111

    4.5.1 波纹夹芯结构均匀化方法/112

    4.5.2 基于多层理论的有限元模型/125

    4.5.3 算例验证/132

    4.5.4 小结/136

    4.6 波纹夹芯型ITPS应力分布及结构屈曲计算方法/136

    4.6.1 基于等效模型的应力分布计算方法/136

    4.6.2 ITPS屈曲问题计算方法/139

    4.6.3 算例验证/140

    4.6.4 小结/146

    4.7 波纹夹芯型ITPS设计实例及总体评估/146

    4.7.1 高超声速运载器/147

    4.7.2 ITPS适用区域及材料选取方案/148

    4.7.3 ITPS优化设计/150

    4.7.4 ITPS优化设计结果/154

    4.8 小结/156

    参考文献/156

    第5章 飞行器前缘热输运技术/158

    5.1 前言/158

    5.2 飞行器前缘一体化热管方案设计及性能评估/160

    5.2.1 前缘气动热计算/160

    5.2.2 前缘热管方案设计及性能评估/162

    5.2.3 小结/172

    5.3 飞行器前缘对流热输运方案设计及性能评估/173

    5.3.1 前缘对流热输运方案/173

    5.3.2 数值模型/174

    5.3.3 结果分析/175

    5.4 小结/180

    参考文献/180

    第6章 飞行器大面积区域对流热输运网络设计/182

    6.1 前言/182

    6.2 对流热输运网络设计方法/183

    6.3 高超声速巡飞器对流热输运网络设计/183

    6.3.1 飞行器及热输运工质/183

    6.3.2 热防护对流热输运数值模型/186

    6.3.3 结果与分析/187

    6.4 被动热防护及热输运系统耦合设计流程/202

    6.5 小结/202

    参考文献/203

    第7章 热电转换结构设计及性能评估/205

    7.1 前言/205

    7.2 防热/供电多功能结构概念/206

    7.2.1 p型热电材料的选择/207

    7.2.2 n型热电材料的制备及其热电性能/207

    7.2.3 其他材料物性/210

    7.3 数值仿真模型/210

    7.3.1 控制方程及本构方程/210

    7.3.2 单胞及其边界/212

    7.3.3 边界条件及初始条件/212

    7.3.4 材料接触界面/216

    7.4 多功能结构力/热/电性能分析/216

    7.4.1 力/热性能分析/217

    7.4.2 热电性能分析/220

    7.4.3 热电转换效率分析/221

    7.5 多功能结构优化/224

    7.5.1 优化问题模型/224

    7.5.2 优化过程/226

    7.5.3 优化结果/226

    7.6 小结/227

    参考文献/228

    第8章 承载防热供电多功能结构技术/230

    8.1 前言/230

    8.2 飞行器力/热载荷/231

    8.3 热电多功能结构设计及力学边界条件/233

    8.3.1 热电材料及选取原则/233

    8.3.2 热电多功能结构方案/235

    8.3.3 力学边界条件/237

    8.4 热电多功能结构细化设计及力热电性能评估/247

    8.4.1 热电多功能结构细化设计/247

    8.4.2 力热耦合分析数值模型/249

    8.4.3 力热性能分析及评估/253

    8.4.4 发电性能分析及评估/263

    8.5 小结/266

    参考文献/267

    第9章 热管理系统优化设计及流程/270

    9.1 前言/270

    9.2 热电热防护概念及热管理系统的优化设计/270

    9.2.1 热电热防护概念及其数值模型/271

    9.2.2 热电热防护概念的优化模型/272

    9.2.3 热管理性能评估/273

    9.3 面向飞行器总体的热管理系统设计流程/276

    9.4 高超声速飞行器热能管理系统的应用设想/277

    参考文献/278
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