超音速飞行器热防护仿真软件的开发

超音速飞行器热防护仿真软件的开发
作者 : 廖志宏
学位授予单位 : 北京交通大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 黄海明
学位年度 : 2015
关键词 : 热防护；烧蚀模型；热响应；气动热；人机交互；数据库；曲线拟合
摘要 : 超音速飞行器再入环境为高焓、低热流和长时间,其气动热和热防护问题是航天领域关注的热点问题。目前,国内缺乏超音速飞行器的专业仿真软件。因此,开发超音速飞行器的热防护仿真软件具有重要的工程意义。本文基于飞行器热防护理论,建立了炭化复合材料的烧蚀模型,利用C++、 Mat lab及Access等计算机语言,开发了超音速飞行器热防护仿真软件,该软件包含数据库系统、前处理系统、应用系统、后处理系统以及评估系统五大系统；并实现软件脱离编译环境而独立运行。论文的主要工作如下：(1)探讨了极端环境下炭化复合材料的烧蚀机理,建立了热解层模型和热解面模型;基于此,设计了超音速飞行器的热防护仿真软件的主界面及其子系统的界面：利用Setup Factory7,对超音速飞行器热防护仿真软件进了打包与发布,实现了程序的可移植性。(2)针对飞行器热防护优化设计的需要,利用VC++和Accesss数据库编程软件,设计合适的库表结构,开发了材料数据库和方案数据库。(3)利用VC++和Matlab,开发了热防护仿真软件的应用系统及其前后处理系统。该系统通过人机交互界面,在前处理系统中输入有关参数,在应用系统中能够进行热响应和气动热计算,并在后处理系统中以图表形式显示热防护层的背面温度、壁面温度等的变化规律。(4)利用VC++、Matlab和Accesss数据库编程软件,开发了热防护仿真软件的评估系统,实现了有效热容的计算以及性能评估的结果显示。