Title of Paper:集成单元边界元法及其在主动冷却热防护系统分析中的应用

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Date of Publication:2016-01-27

Journal:力学学报

Included Journals:EI、PKU、ISTIC、CSCD、Scopus

Volume:48

Issue:4

Page Number:994-1003

ISSN No.:0459-1879

Key Words:集成单元;边界元法;快速算法;主动冷却通道

Abstract:随着高超声速飞行器的快速发展，飞行器及发动机所面临的热防护压力越来越大。传统的被动热防护系统已很难满足设计要求，因此主动冷却热防护系统受到了越来越多的关注。主动冷却热防护系统因为管道密布、结构复杂，传统的分析方法需要花费大量的精力和时间来建模和计算分析。针对管道阵列排布的主动冷却系统，提出了一种用边界元法求解空间周期性结构的集成单元法，并将其用来分析具有冷却通道的热防护系统的传热与受力变形问题。此方法求解空间周期性结构问题，仅需要针对一个胞元建立边界元胞元方程，并由其形成由指定胞元数组成的集成单元，然后由集成单元组集成总体系统方程组。提出的集成单元法既有常规子结构法的消元思想，又有传统有限单元、边界单元易于组集的特征，便于大型空间周期性结构的快速分析。由于集成单元的系数矩阵只需形成一次，且最终方程只含边界节点未知量，计算效率显著提高。论文最后用功能梯度平板和主动冷却燃烧室算例验证了本文所述算法的正确性和计算效率。