[發明專利]一種覆有熱保護涂層的蒙皮板在超音速飛行條件下的應力預測方法

有效

• 申請號: 202010535064.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111695219B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 張玉燕;李晨;溫銀堂;方威;梁波
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F30/15;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種覆有熱保護涂層的蒙皮板在超音速飛行條件下的應力預測方法，包括以下步驟：

建立外圍流場數值模擬模型，將飛行速度和氣體壓強帶入所述外圍流場數值模擬模型，得到壁面壓強結果；將氣體溫度和流-固耦合面初始溫度帶入所述外圍流場數值模擬模型，得到流-固耦合面溫度隨時間變化的結果；

建立覆有熱保護涂層的蒙皮板的傳熱分析數值模擬模型，將所述流-固耦合面溫度隨時間變化的結果帶入所述傳熱分析數值模擬模型，得到溫度場結果；

建立覆有熱保護涂層的蒙皮板的應力分析數值模擬模型，將所述壁面壓強結果和溫度場結果載入所述應力分析數值模擬模型，得到應力預測結果。

2.根據權利要求1所述的應力預測方法，其特征在于，所述建立外圍流場數值模擬模型的方法，包括以下步驟：

11)構建超音速飛行條件下的流場的三維模型；

12)對所述流場的三維模型進行網格劃分；

13)在Fluent求解器中進行工程設置；

14)設置邊界條件，所述邊界包括進口、出口和壁面；

15)將飛行速度和氣體壓強帶入所述外圍流場數值模擬模型，得到壁面壓強結果；將氣體溫度和流-固耦合面初始溫度帶入所述外圍流場數值模擬模型，得到流-固耦合面溫度隨時間變化的結果；

所述13)和14)沒有時間先后順序。

3.根據權利要求2所述的應力預測方法，其特征在于，步驟12)所述網格劃分采用六面體網格進行劃分。

4.根據權利要求2所述的應力預測方法，其特征在于，步驟13)所述工程設置時，包括：設置基于密度的求解器；定義流體湍流類型為SST?k-ω模型；時間積分采用隱式格式求解；空間離散采用二階迎風格式求解；初始化求解順序，從進口開始求解；設置分析步長與總計算時間。

5.根據權利要求1所述的應力預測方法，其特征在于，所述建立覆有熱保護涂層的蒙皮板的傳熱分析數值模擬模型的方法，包括以下步驟：

21)構建覆有熱保護涂層的蒙皮板的三維模型；

22)對所述覆有熱保護涂層的蒙皮板的三維模型進行網格劃分；

23)設置邊界條件，設置固體的熱暴露表面為流-固耦合面；

24)在ANSYS?workbench中進行工程設置；

25)進行耦合設置；

26)得到溫度場結果。

6.根據權利要求5所述的應力預測方法，其特征在于，步驟22)所述網格劃分采用六面體網格進行劃分；所述流-固耦合面的網格尺寸設為一致。

7.根據權利要求5所述的應力預測方法，其特征在于，步驟25)所述耦合設置時，包括：設置流-固耦合面交換的物理量：溫度和熱流大?。辉O置最大迭代步數。

8.根據權利要求1所述的應力預測方法，其特征在于，所述建立覆有熱保護涂層的蒙皮板的應力分析數值模擬模型的方法，包括以下步驟：

31)建立應力分析幾何模型，所述應力分析幾何模型與覆有熱保護涂層的蒙皮板的三維模型一致；

32)在應力分析幾何模型中載入傳熱分析數值模擬模型分析出的整個結構的溫度場結果和流場數值模擬模型分析出的壁面壓強結果；

33)設置約束方式為固定支撐、無摩擦支撐和位移支撐中的一種或幾種；

34)工程設置；

35)得到應力場結果。

9.根據權利要求8所述的應力預測方法，其特征在于，步驟34)所述工程設置，包括：設置最大和最小的計算時間步長，初始計算時間步長與最小計算時間步長一致；設置總計算時間。