高超声速逆向阵列喷流减阻防热特性研究

来源：计算力学学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：于子恒,郭春海,宋铭松,姚松柏,张文武

单位：宁波大学 机械工程与力学学院, 宁波 315211,中国科学院宁波材料技术与工程研究所 全省难加工材料激光极端制造重点实验室, 宁波 315201,中国科学院宁波材料技术与工程研究所 全省难加工材料激光极端制造重点实验室, 宁波 315201,中国科学院宁波材料技术与工程研究所 全省难加工材料激光极端制造重点实验室, 宁波 315201,中国科学院宁波材料技术与工程研究所 全省难加工材料激光极端制造重点实验室, 宁波 315201,中国科学院宁波材料技术与工程研究所 全省难加工材料激光极端制造重点实验室, 宁波 315201

摘要：为扩大高超声速飞行器头部防护区域,增强逆向喷流减阻防热效果,本文基于等喷流质量流率设计原则,提出一种在飞行器头部开设多排阵列喷孔的方案。通过数值求解N-S(Navier-Stokes)方程,得到头部附近流场结构和壁面热流、压力分布特征,重点探究阵列喷孔在叉/顺排排布下,以不同圆心角(α=3°,5°,10°)分布对减阻防热特性的影响。结果表明,减阻与防热效果受激波脱体距离和再附点位置的非线性耦合影响;叉排排布因喷流面积大且均匀而优于顺排;α=3°叉排时,减阻能力最强,减阻比为23%,但防热能力严重劣化;α=10°时,壁面峰值温度和阻力系数均高于单一喷孔;兼顾减阻和防热两方面,采用α=5°叉排的阵列喷孔,防热效果最佳,壁面温度梯度最小,降热比高达28.6%,同时具备17.8%的减阻能力,相较于传统的单一喷孔可使其减阻防热能力得以提升。

关键词：高超声速,阵列喷孔,逆向喷流,减阻防热,数值仿真,

基金资助：宁波市自然科学基金(2023J413);宁波市甬江引才工程青年创新人才项目(2022A-210-G)资助.