聂春生
- 作品数：29 被引量：67H指数：4
- 供职机构：北京临近空间飞行器系统工程研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术理学文化科学更多>>
- 一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法
- 本申请涉及平装探针评估的领域，具体公开了一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，通过理论计算和高焓风洞试验测试结果对平装探针直接用于高温动态流场等离子体浓度测试的精度进行定量评估，实现了静电探针与平装探针之间的检...
- 聂春生檀妹静杨光高扬周禹李瑾袁延荣陈敏尘军于明星陈燕扬张烨琛苏二龙陈轩孟举李潞宁杨凌霄
- 高焓风洞中等离子体激励流动控制试验被引量：2
- 2022年
- 采用等离子体流动控制改善飞行器气动性能是近年来流动控制领域研究的热点。基于爆轰驱动高焓激波风洞的高总温、高马赫数来流状态研究表面电弧放电技术对流场流动结构以及热流、压力等接触式测量方法的影响规律。结果表明:等离子体放电对双楔流动结构的影响可分为干扰激波产生以及原有激波的恢复阶段,其对流动结构的作用时间约为66.68μs;强放电对空间电势的影响导致其对热电偶以及压阻传感器等接触式方法的测量数据造成干扰,本文试验状态下的干扰时间约为200μs,远大于放电对于流动控制的作用时间;另外,采用低通滤波方法、噪声幅值以及噪声时域幅值的加权处理一定程度上可以对测量的干扰信号进行优化,并得到相对合理的试验数据,但该处理方法的正确性仍然需要更丰富的试验数据进行验证。
- 罗凯王永海汪球栗继伟李峥聂春生李铮
- 关键词：等离子体高超声速电弧放电
- 高超声速非平衡气动加热试验及数值分析研究被引量：4
- 2018年
- 高超声速非平衡流动气动加热的精确预测是当前高超声速飞行器热防护设计面临的难点和热点问题.设计了外形简单的球柱测热模型,采用表面溅射金Au和二氧化硅SiO_2的方法改变了模型和塞式量热计表面的催化特性,并在电弧风洞中开展了高超声速非平衡流动气动加热试验,获得了近完全催化壁及近非催化壁两种条件下模型表面的气动加热数据.通过和数值模拟结果对比分析,对高温化学非平衡气动加热的数值预测方法进行了验证,结果表明:表面材料的催化特性对非平衡气动加热有显著影响,测热模型的球面上催化效应影响明显,完全催化热流要高于非催化热流,而柱面上催化效应较弱;数值模拟得到的不同壁面催化条件之间热流差异大于地面试验结果;计算结果与试验结果相比,完全催化壁热流相差在5%以内,完全非催化壁热流相差超过10%.
- 聂春生李宇黄建栋苗文博
- 关键词：高超声速气动加热风洞试验数值模拟
- 高超声速对流环境下冷点效应对圆箔式热流传感器测热特性的影响研究被引量：3
- 2019年
- 在高超声速对流环境测量气动加热时,圆箔式热流传感器表面温度往往低于被测物体表面温度,这种表面温度的不连续会影响边界层流动,使热流测量结果产生偏差。针对高超声速对流条件下的钝头-平板模型,采用数值模拟方法研究了传感器表面局部低温引起的“冷点效应”形成机理以及对表面热流的影响。结果表明:被测物体表面壁焓Hw与恢复焓Hre的比值Hw/Hre越高,“冷点效应”越明显;传感器表面温度Tw2与被测物体表面温度Tw1的比值Tw2/Tw1越小,“冷点效应”越明显;来流雷诺数Re对“冷点效应”影响较小。在马赫数Ma=18的来流条件下,研究分析了冷点效应对传感器测量结果的影响,结果表明:冷点效应使测量结果偏高1.25倍,复现了热流预示结果与试验结果的差异。
- 李宇朱广生聂春生檀妹静陈伟华曹占伟
- 关键词：高超声速热流传感器数值模拟
- 高温空气热化学物理计算模型研究被引量：2
- 2021年
- 对于大气层内高速飞行器,其周围空气受到强激波压缩而温度急剧升高,引起空气分子发生激发、离解、电离、复合等作用形成多组元混合气体,这种多组元混合气体的热物性参数是气动力热和电磁仿真的基础.本文针对N_(2)-O_(2)-Ar空气体系,在局域热动和局域化学平衡假设下,建立了考虑18种化学反应22组元的混合体系热化学物理计算模型,模拟了高温空气的组分浓度以及焓和比热等热力学性质,研究了高温空气的离解、电离、复合等化学反应以及焓和热容等物性参数随温度和密度的演化规律,发现了空气稀薄程度的增加有利于化学反应的发生以及因高温引起化学反应导致的热容和比热比波动变化现象,并对飞行器高速飞行时驻点处的空气组分、压缩比、温度、热容以及比热等参数随飞行速度的变化给出了预测.这些结果和规律性的认识有助于更好地了解高速飞行器周围稀薄空气因强激波压缩产生高温诱导发生的物理化学反应、现象及作用机理.
- 杨光檀妹静聂春生李宇周禹李潞宁于明星顾云军陈其峰
- 关键词：高温空气热化学模型热物性
- 高超声速飞行器等离子体流场快速预测方法
- 本文针对高超声速强非线性的等离子体流场提出一种基于流场预处理的降阶模型。首先采用可压缩多组分化学反应流动求解器在设计空间内构建等离子体流场的数据库,随后将流场投影到对数空间后基于本征正交分解法建立流场降阶模型,最后耦合一...
- 张鲸超聂春生蔡晋生潘书城
- 关键词：本征正交分解法降解模型自适应采样
- 传感器局部温度差异对压缩拐角热流测量的影响被引量：2
- 2020年
- 针对高超声速飞行器在进行热流测量时存在的传感器与其周围热防护材料之间的热匹配性问题,即冷点效应问题,采用自主研发的计算程序研究了冷点效应对压缩拐角表面热流分布的影响,得到了在不同压缩拐角特征流动区域内冷点效应对其表面热流分布的影响机制。计算结果分析表明:冷点效应的存在会显著地提高冷点区域内的表面热流值;在压缩拐角的分离域内,冷点效应造成的热流增长幅度较大,在再附点附近,冷点效应造成的热流增长幅度较小。
- 师昆仑邱云龙陈伟芳聂春生曹占伟
- 关键词：高超声速
- 飞行器热解炭化材料烧蚀产物对等离子体流场的影响规律被引量：5
- 2022年
- 高速飞行器表面防热材料在气动加热产生的高温下会热解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气发生复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡Navier-Stokes方程,建立耦合烧蚀壁面的三维等离子体流场计算方法。理论预测电磁衰减测量项目第2次飞行试验(RAMC-II)的等离子体流场,并与飞行试验数据进行比较,验证方法的可靠性。针对升力体飞行器,分析表面材料烧蚀对等离子体流场的影响规律。结果表明:升力体头部流场的电子数密度最高,飞行器身部区域的电子密度相比头部会降低约2~3个量级,对等离子体流场贡献最重要的离子是NO^(+)和N^(+);烧蚀产物进入流场会使激波的脱体距离变大,等离子体层厚度增加;随着流动向下游发展,飞行器身部的烧蚀速率降低,但烧蚀产物对等离子体流场的影响范围变大,飞行器身部流场的电子数密度会有一定升高;随着马赫数增大,烧蚀速率变大,壁面材料烧蚀影响更加显著,其中驻点线的峰值电子数密度改变较小,但飞行器身部对称面的电子数密度会显著增大;对于成分存在差异的同一类型防热材料,烧蚀产物进入流场后对激波脱体距离和峰值电子数密度的影响存在差异。
- 聂春生杨光聂亮周禹赵良
- 基于POD方法的复杂外形飞行器热环境快速预测方法被引量：15
- 2017年
- 使用CFD数值方法获得三维热环境数据库,利用本征正交分解对CFD数据库进行降阶处理,结合相应的基系数插值方法,快速预测出未知状态下满足精度要求的表面热环境参数。以Hermes外形为研究对象,建立热环境数据库,使用本文提出的方法预测未知来流状态下模型表面热流,并和CFD结果进行对比。结果表明,该方法可大幅提高计算效率,不损失预测精度。分析了数据库包络性对重构精度的影响。实现了沿给定弹道的三维热环境快速预测。该方法能够反映真实的热流空间分布特征,快速获得精确的激波干扰区热流,有力地弥补了工程算法的不足。
- 聂春生黄建栋王迅李宇
- 关键词：高超声速流动气动热本征正交分解代理模型
- 纯碳/碳材料烧蚀对飞行器等离子体流场的影响被引量：2
- 2021年
- 高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气进行复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。通过高频等离子体风洞,采取高频感应加热的方式产生超音速高温气流,在相同外形的纯碳碳材料模型和铜制水冷模型周围形成高温绕流流场。利用朗缪尔探针对距离模型不同高度位置的电子数密度进行测试,试验结果表明:当纯碳/碳材料模型处于明显的烧蚀状态时,烧蚀产物会对流场中的电子数密度产生影响,电子数密度低于铜质水冷模型纯空气绕流流场的电子数密度;纯碳/碳材料模型的多个试样在发生烧蚀后的流场电子数密度均随着质量烧蚀速率的增加而减小;纯碳/碳材料烧蚀产物仅影响距离壁面一定距离流场的电子数密度,远离壁面的流场中电子数密度与纯空气流场接近。
- 聂春生袁野周禹黄建栋陈轩张青青
- 关键词：烧蚀
