复杂气动传热问题的参数辨识与可辨识性判据研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11372338
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:72.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0903.空气动力学
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:杨鸿; 周宇; 孔轶男; 邵元培; 张培红;
- 关键词:
项目摘要
The successful design of the Thermal Protection System(TPS) of the hypersonic flight vehicle relies to a great extent on the effective estimation of both the surface heat flux during the flight and the thermal properties of the TPS material. So, this project is to carry out deep studies focusing on some basic problems in the aero-thermodynamic parameter estimation research and engineering application. Firstly, the inverse estimation problems for complicated aero- thermodynamic heat transfer cases such as ablation and hyperbolic heat transfer phenomenon in multilayer and porous material of TPS are concerned. One side, the now available estimation mechanism and algorithm for the carbon-based ablative materials is improved and modified to meet the needs of treating the heterogeneous thermal protection material and the 'foaming' effect of the material, which makes the estimation problem closer to the flight circumstances and improves the precision of the estimation result. On the other side, the theoretical origin of the ill-posedness of the hyperbolic heat conduction problem and parabolic/hyperbolic coupled heat conduction problem is analyzed and corresponding estimation method is developed, extending the application area of the estimation method. Secondly, the identifiability criterion for the surface heat flux is deeply investigated. The now available criterion is re-examined and extended to suit for the following complicated heat transfer cases of the thermal parameter being a function of temperature, TPS material ablation, and conduction/radiation coupled heat transfer. Furthermore, based on the identifiability analysis results, the precision prediction method of the estimated result of heat flux can be founded, which provides a theoretical ground for the design of the thermal measurement system and the effectiveness evaluation of measurement results.
高超声速飞行器防热系统的成功设计在很大程度上依赖于对飞行器表面热流密度和防热材料性能的有效辨识。本项目针对目前气动热参数辨识研究和实际应用中出现的一些应用基础问题开展深入研究。首先针对防热材料烧蚀、多层多孔材料内部存在双曲型导热等复杂气动传热问题,进一步改进完善现有的碳基材料烧蚀机理,建立起适于处理非均匀防热材料、材料"起泡"等复杂烧蚀问题的辨识方法,使其更接近飞行实际情况,提高表面热流辨识结果的精度;分析双曲型传热逆问题、抛物型/双曲型耦合热传导逆问题不适定性的机理,建立辨识方法,拓展现有辨识方法的应用范围。同时,对复杂传热情况下的表面热流密度可辨识性问题进行深入研究,对现有的可辨识性判据进行改进与完善,推广用于热物性参数是温度的函数、考虑烧蚀、考虑传导/辐射耦合等复杂传热情况,并建立起辨识结果精度的分析预测方法,为飞行器测热系统设计、试验结果有效性分析提供理论支持。
结项摘要
高超声速飞行器防热系统的成功设计在很大程度上依赖于飞行器气动热参数的有效辨识。本项目针对目前气动热参数辨识研究和实际应用中出现的一些应用基础问题开展深入研究。针对防热材料烧蚀、多层多孔材料内部存在双曲型导热等复杂气动传热问题,建立了适于处理非均匀防热材料、材料“起泡”等复杂烧蚀问题的辨识方法,使其更接近飞行实际情况;分析了双曲型传热逆问题、抛物型/双曲型耦合热传导逆问题不适定性,建立了辨识方法,拓展了现有辨识方法的应用范围。此外,建立了基于系统响应的可辨识性分析方法,用于热物性参数是温度函数、考虑烧蚀、考虑传导/辐射耦合等复杂传热情况的可辨识性分析。还揭示了频率组合热流情况下的辨识结果偏差规律。通过这些研究,提高了飞行器表面热流密度辨识方法的有效性和鲁棒性,能更好地为高速飞行器防热系统精细设计提供参考。目前,相关辨识方法已在多个工程飞行器的气动热环境分析、飞行试验测试系统设计与数据分析中得到了实际应用。项目培养毕业硕士研究生1人,发表期刊和国际学术会议论文9篇,其中SCI检索1篇,EI检索4篇。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
基于MCMC-Bayes方法的导热系数反演分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:绿色建筑
- 影响因子:--
- 作者:万勇;钱炜祺;唐中华;晏旺
- 通讯作者:晏旺
Estimation of surface heat flux for ablation and charring of thermal protection material
热防护材料烧蚀和炭化的表面热通量估算
- DOI:10.1007/s00231-015-1653-9
- 发表时间:2016-07
- 期刊:HEAT AND MASS TRANSFER
- 影响因子:2.2
- 作者:Qian Wei-qi;He Kai-feng;Zhou Yu
- 通讯作者:Zhou Yu
固体结构内部瞬态非均匀温度场的重建方法研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:兵工学报
- 影响因子:--
- 作者:石友安;魏东;桂业伟;钱炜祺;曾磊;刘骁
- 通讯作者:刘骁
超声测量结构内部瞬态温度场的重建方法研究
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:中国科学:技术科学
- 影响因子:--
- 作者:桂业伟;钱炜祺;曾磊;邱波
- 通讯作者:邱波
建筑围护结构传热系数的反演研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:建筑节能
- 影响因子:--
- 作者:万勇;钱炜祺;唐中华;晏旺
- 通讯作者:晏旺
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其他文献
气动热参数辨识原理性实验初步研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:实验流体力学
- 影响因子:--
- 作者:吴世见;何开锋;钱炜祺;汪清;卜海涛;桂业伟
- 通讯作者:桂业伟
同时反演材料热传导系数和比热的算法
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:计算物理
- 影响因子:--
- 作者:周宇;钱炜祺;何开锋;桂业伟
- 通讯作者:桂业伟
机器学习方法在气动特性建模中的应用
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:空气动力学学报
- 影响因子:--
- 作者:何磊;钱炜祺;汪清;陈海;杨俊
- 通讯作者:杨俊
利用温度测量结果反演三维热传导问题中热源项的算法研究(英文)
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:实验流体力学
- 影响因子:--
- 作者:钱炜祺;何开锋
- 通讯作者:何开锋
三维非稳态热传导逆问题反演算法研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:力学学报
- 影响因子:--
- 作者:钱炜祺;何开锋;汪清
- 通讯作者:汪清
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