刘智侃，刘深深,2,*，刘骁，曾磊，代光月

1.中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所，绵阳 621000 2.中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室，绵阳 621000

临近空间类高超声速飞行器由于其独特的飞行环境及特点，具有十分重要的应用价值，已成为当前高超声速飞行器研究的重要发展方向。该类飞行器需要在稠密大气中进行长时间的高超声速飞行，因而面临严酷的气动加热问题。长时间气动加热带来的温升导致结构受热后产生静态变形，而结构变形进一步导致流场气动加热的部分改变，造成表面热流、温度场、结构应力/应变场之间发生复杂的耦合作用，从而引发综合热效应[1-3]。独立分散的热环境、热响应和热应力分析方法人为割裂了实际存在的多物理场共同作用的复杂过程，对存在力/热/结构耦合严重的情况并不适用[4-5]，因此在当前针对高超声速飞行器的热防护设计和优化中必须综合考虑气动力/热/结构的多场耦合计算问题。

当前多物理场耦合数值计算问题的求解主要是松耦合方法[6]，它的基本思想是将紧耦合联立求解的问题简化为递推求解的过程：在极小的时间步内各个模块分别采用各自适用的求解器进行求解，通过不断地在流体域和固体域交界面上进行数据传递来实现实时耦合。松耦合方法可以复用现有的发展比较成熟的气动力、气动热、结构热响应等求解器，同时可以通过控制交互时间步的大小来简化计算开销，因而对复杂的外形具有很好的适用性，应用较为广泛[7-8]。……