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申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所

摘要：本发明属于气动热与热防护领域，公开了一种采用尺度效应修正湍流无量纲热流的方法。本发明的采用尺度效应修正湍流无量纲热流的方法，通过引入不同缩比模型的总长比值，对气动热风洞试验中获得的湍流无量纲热流进行修正，将气动热风洞试验中小模型上获得的湍流无量纲热流外推到全尺寸模型，进行全尺寸模型热流分布预测。本发明的采用尺度效应修正湍流无量纲热流的方法揭示了湍流无量纲热流随模型尺度的变化规律，解决了气动热风洞试验数据应用于多个轨道点的设计问题，提高了气动热风洞试验数据应用精准度。

主权项：1.一种采用尺度效应修正湍流无量纲热流的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.根据飞行器尺度和风洞模拟能力，确定模型缩比；其中，下标1表示小模型，下标2表示大模型；L1为小模型总长，L2为大模型总长；S20.通过气动热风洞试验，获得湍流流态对应的小尺度模型表面的热流信息，热流信息包括驻点热流、物面热流；S30.采用驻点热流对物面热流进行归一化，计算小模型表面每个特征点的无量纲热流；包括以下步骤：S31.采用Fay-Riddell公式计算驻点热流： ；其中，为驻点热流，为普朗特数，为物面密度，为物面粘性系数，为驻点密度，为驻点粘性系数，为驻点焓，为物面焓，为边界层外缘速度，为从头部驻点至物面当地计算位置的流线长；S32.对于单位雷诺数Re∞＜107的情况，采用层流流态平板参考焓公式计算物面热流； ；其中，为物面热流，为以x作为特征尺度的雷诺数，为参考密度，为边界层外缘密度，为参考粘性系数，为边界层外缘粘性系数；忽略边界层厚度变化的影响，利用驻点热流进行无量纲化，则有： ；其中，为边界层外缘马赫数，为驻点压力，为驻点温度，表示模型的等效头部半径；假设来流参数一致，并以大模型总长L2和小模型总长L1进行归一化，则大模型和小模型上的无量纲热流分布为： ；其中，a=0.3；S33.对于单位雷诺数Re∞≥107的情况，采用湍流流态平板参考焓公式计算湍流流态下的热流； ；其中，为湍流流态下的热流；同样的，假设来流参数一致，并以大模型总长L2和小模型总长L1进行归一化，则大模型和小模型上的无量纲热流分布为： ；其中，a=0.357；S40.引入尺度效应关系式，计算出全流场内每个特征点处的修正因子；a取0.3；如果忽略边界层厚度变化的影响，需要考虑气流压缩性的影响，当单位雷诺数Re∞≥107时，a的取值变更为0.357，Re∞的单位为1m；a的取值对结果的影响为±10%；S50.利用，求解大模型表面的无量纲热流；S60.将大模型表面的无量纲热流再乘以大模型驻点热流qs2，获得大模型物面热流qw2。

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