石英灯辐射加热器是用来模拟飞行器与空气摩擦时的受热情形,由此确定机身材料强度能否承受气动加热产生的热应力。为保证石英灯加热器的可靠运行,本文利用数值模拟方法对其进行了热性能及结构应力分析,提出了流道结构改进方案。本文的主要研究成果如下:1.加热器模型包含不同数量级的尺寸,这给网格划分造成了困难。本文给出了多尺度模型网格划分的三种方法,分别为局部网格加密法、结构化网格、混合网格。复杂模型的网格划分推荐采用混合网格法,该方法能在保证计算精度的前提下,尽量减小计算规模。2.通过FLUENT仿真分析获得加热器的温度场与试验结果比较,结果基本吻合。在此基础上,利用ANSYS Workbench平台中的静力结构分析模块对反射板进行了热应力分析,结果表明反射板最大热应力超过其屈服强度。该仿真结果与试验过程中反射板的变形、断裂现象相符。3.为使加热器冷却系统能满足散热需求,提出了冷板流道结构的六种改进方法,分别为螺旋型结构流道、翅柱式结构流道、串并联结构流道、双S型、双螺旋S型及梯形集管并联结构。对改进后的结构进行仿真分析,结果表明加热器换热性能得到了改善,在给定的入口条件下均能将反射板最大应力控制在屈服强度以下。4.对冷却液入口速度与温度对换热的影响进行了分析,结果表明反射板的最大温度、最大应力及变形随着入口速度的增加逐渐减小,当速度增大到一定程度时,下降趋势变缓慢;而流体流动过程中的压力损失与上述情形相反。因此应综合调整冷却液的速度和温度,以便更好的满足加热器的散热需求。