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《平流層氣球熱動(dòng)力學(xué)仿真》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、2013年12月第39卷第12期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsDecember2013V01．39No．12平流層氣球熱動(dòng)力學(xué)仿真劉強(qiáng)武哲祝明徐偉強(qiáng)(北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191)摘要：針對(duì)平流層氣球的熱動(dòng)力學(xué)仿真問(wèn)題，提出一個(gè)可以計(jì)算升空軌跡、速度變化以及氣球蒙皮溫度分布的綜合模型．主要分析了氣球基本熱力學(xué)行為和受力狀況，建立氣球動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，以計(jì)算升空過(guò)程的軌跡和速度變化．通過(guò)將氣球蒙皮分割成若干面元，研究了蒙皮面元瞬態(tài)能量平衡方程，以計(jì)算氣球
2、蒙皮溫度分布．在熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，建立氣球綜合熱動(dòng)力學(xué)仿真模型．引入實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算在實(shí)際風(fēng)場(chǎng)條件下，平流層氣球升空和駐留階段任意時(shí)刻的熱力學(xué)特性．關(guān)鍵詞：平流層氣球；熱動(dòng)力學(xué)仿真；升空軌跡；溫度分布中圖分類號(hào)：V221文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—5965(2013)12．1578-06Thermal—dynamicsimulationofstratosphericballoonLiuQiangWuZheZhuMingXuWeiqiang(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversi
3、tyofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Inrespectforthethermal—dynamicsimulationofstratosphericballoon，acomprehensivemodelthatcancalculatetheascendingtrajectoryand，thevelocityvariationaswellasthefilmtemperaturedistributionwasproposed．Basicthermalcharacteristicandloadedf
4、orcesoftheballoonwereanalyzed．Thedynamicandthemotionequationswereestablishedtocalculatethetrajectoryandvelocityoftheballoon．Bydividingtheballoonfilmintosurfaceelements，thetransientthermalequationsofthefilmelementwasdescribedtocalcu—latethefilmtemperaturedistribution．Measuredwinddatawasintr
5、oducedtosimulatethethermal—dynamicper-formanceatanymomentduringascendingandfloatinginrealwindcircumstances．Keywords：stratosphericballoon；thermal-dynamicsimulation；ascendingtrajectory；temperaturedistri-bUtion平流層以其穩(wěn)定的氣象條件、適宜的高度和良好的電磁特性，在民用通訊、軍事偵查、資源探測(cè)、監(jiān)視監(jiān)控等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力?．平流層氣球是開(kāi)發(fā)利用平流層資源的重要平臺(tái)，全面
6、了解其升空過(guò)程中速度變化、升空軌跡，準(zhǔn)確獲知蒙皮溫度分布的詳細(xì)信息，有助于研究人員在蒙皮材料選取、設(shè)計(jì)、制造、飛行試驗(yàn)過(guò)程中采取正確的措施，縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)約設(shè)計(jì)資金，預(yù)測(cè)可能導(dǎo)致失敗的因素以及研究相應(yīng)的挽救策略．文獻(xiàn)[2]在1974年對(duì)高空氣球熱力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值估算，之后文獻(xiàn)[3]建立了高空氣球熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的綜合模型并進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[4]研究了平流層超壓氣球升空熱特性，但只能計(jì)算蒙皮和內(nèi)部氣體的平均溫度．關(guān)于平流層氣球蒙皮溫度分布的研究也有不少嘗試．文獻(xiàn)[5]建立了平流層氣球蒙皮面元熱力學(xué)方程，計(jì)算漂浮狀態(tài)下表面溫度變化規(guī)律；文獻(xiàn)[6]建立了氣球上升和漂浮過(guò)程
7、中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)綜合模型，建立了氣球蒙皮面元熱力學(xué)方程，但沒(méi)有考慮實(shí)際風(fēng)場(chǎng)對(duì)升空軌跡和熱力學(xué)特性的影響．本文基于前人的研究成果，結(jié)合氣球動(dòng)力學(xué)收稿日期：2013-04-08；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013．09·1109：15網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20130911．0915．005．html作者簡(jiǎn)介：劉強(qiáng)(1985一)，男，湖北武漢人，博士生，liuqian91001@yahoo．com．第12期劉強(qiáng)等：平流層氣球熱動(dòng)力學(xué)仿真1579模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過(guò)建立
