带高超进气道的隔离段流动特性

用Ma =5 3的风洞实验和数值模拟研究了高超三维侧压式进气道后的隔离段流动特性。隔离段的长高比为 8。实验结果表明 ,位于进气道喉道的隔离段入口气流参数沿高度有极大变化 ,造成隔离段内上下的流态显著不同。研究发现 ,隔离段进出口最大允许压比与正激波压比基本相同。

非对称大膨胀比喷管研究

通过风洞试验研究了平面二维非对称大膨胀比喷管跨声速飞行时的喷管特性。研究表明 ,无二次流的基准喷管在试验压比下 ,膨胀面气流严重分离 ,轴向力推力系数Cfx仅为 0 2 9～ 0 5 8。带二次流的喷管试验显示 ,二次流能有效地抑制喷管膨胀面气流的分离 ,改善喷管的总体性能。恰当地选择二次流气动参数 ,喷管的Cfx可以增加至 0 97左右 ,最大流量系数接近 0 99。在试验的条件下 ,最佳的二次流相对喉道高度约为 0 2 5。

零质量自耦合射流控制喷流矢量实验

以压电陶瓷振为激振源的自耦合射流激发器,在发射孔产生一系列平均质量流率为零的涡环,对垂直布置的主流产生复杂的相互作用,使主流实现矢量偏转。研究了自耦合射流激发器自身机理和自耦合射流使主流实现矢量偏转的实验,在实验条件下,自耦合射流使20m s流速的主流产生了最大17°的矢量偏转。

高超侧压式进气道参数分析及试验研究

分析了高超侧压式进气过第一、二溢流窗的溢流角随后掠角的变化规律，分析了溢流窗气流与主流相互作用而形成一道脱体曲面激波的原因，设计了侧压角为６°，后掠角３０°的直前缘及圆弧前缘两套高超侧压式进气道，在Ｍ５．３风洞中利用风洞壁面自然发展的附面层进行非均匀来流下进气道起动性能及总体性能试验，试验发现大量附面层吸入不仅对起动性能有重大影响，而且对总压恢复影响也极大。

分叉尾喷管气动性能实验研究

某涡轴发动机尾喷管由环形转接段和双管急弯收扩段组成，其形状呈“裤衩”形。在模拟涡轮出口旋流的条件下进行了喷管模型内流气动试验，采用双向总压探针测量喷管内大回流区，发现从３３°截面开始的大分离区对喷管性能有重大影响。在给定流量条件下，通过该流量的喷管进出口压比Ｐ＊５／Ｐ６远比无分离的理论值要高。试验证明导流板是减少喷管气流分离、提高扩压比、降低进口总压的有效措施。Ｐ＊５／Ｐ６可降低１．７％左右。

非均匀超声速二维进气道绕流研究

本文通过数值分析和风洞实验 ,在马赫数 5.3的非均匀来流条件下 ,研究改变二元内外压四波系进气道第一压缩面的型面设计 ,对进气道总体性能的影响。研究结果表明 ,与双平面斜楔的内外压四波系基准进气道相比 ,在非均匀来流中 ,采用小进口角 ,大出口角凹型面作为第一压缩面的进气道 ,其喉道截面总压恢复要高 0 .0 1～ 0 .0 2 4。总压畸变平均低 1 0 %左右 ,证明调整第一压缩面型面是改善这类工作在前体边界层内的进气道性能的有效方法。

乘波体预压缩性能试验研究

按马赫数１２设计的钝化前缘乘波体缩比模型在Ｍ５．３风洞中完成了四个迎角下的吹风试验，研究进气道入口截面的流场品质和不同迎角下的预压缩效果。试验表明在马赫数５．３来流下钝前缘乘波体型面预压缩性能和总压恢复性能明显地优于等牛顿冲角法设计的型面。

主流倾斜的引射器试验研究

作者设计了 4种主流倾斜的引射器模型 ,分别在 5种主气流倾斜角和 4种排气反压下 ,完成了模型冷流试验。试验表明 ,4种模型中具有等直管的模型 3,4引射系数普遍高于大头模型 1 ,2。在零气流角和反压为大气压时 ,约高 1 0 %左右 ,最高引射系数为 3.379。试验还表明 ,具有等直管的模型 3和模型 4能承受的反压较大。引射系数 N为零的反压可高至 90 0 mm水柱左右。 4种引射器模型中 ,模型

高超声速进气道曲面压缩技术综述

高超声速曲面压缩系统能够同时利用弯曲激波和等熵波压缩来流,具有良好的综合性能,本文简要回顾了相关研究取得的成果,分析了这种新型压缩方式的流动特征,总结了基于曲面压缩概念提出的多种流场设计方法,重点介绍了其中根据出口截面或壁面上气动参数实现的流场反设计以及在高超声速进气道设计中的应用研究,同时指出了三维流场的反设计、粘性条件下的反设计等有待深入研究的问题。

二元进气道非均匀超音来流试验研究

介绍一种二元进气道模型在非均匀超音来流中的初步研究结果。试验在DLR小型超音风洞上进行。为造成非均匀来流条件,试验中将部分或全部试验段顶壁附面层引入进气道模型。结果表明,进气斜板产生的头激波与来流附面层相互作用的性状在不同的附面层隔道下变化极大。随隔道高度增加,激波附面层相互作用距离L起初亦增加,当全部附面层被排移后,L大幅度下降。与均匀来流试验结果相比较,当来流顶壁附面层全部被进气道吞入时,该进气道总压恢复σ及质量流率m分别降低18％及15％(M_∞=2.19),同时出口面总压畸变大幅度增加。文章分析了原因及对进气道性能影响的强度。

具有变截面驱动段及自由开口端的激波管流场计算

本文用随机选取法计算了一个具有变截面驱动段及自由开口端的激波管流场。在自由开口端,考虑了全部可能的出流及入流情况。计算结果表明,这种边界条件处理方法正确地预示了波系在自由开口端的相互作用及反射,与试验结果及BRL的一维流计算结果相比,三者吻合程度令人满意。

二维非均匀超音来流下最有利压缩面型面的随机选取法数值研究

采用近年发展起来的随机选取法，研究非均匀二维超音来流流过６种不同形状的模型压缩面时的波后非均匀超音流场。结果表明来流的非均匀性对下游流场具有重大影响。对６种不同形状楔型压缩面流场的计算表明，单纯用改变压缩面型面的办法难以减少来流的非均匀性，但是可以部分改善下游流场的非均匀程度。在研究的６种型面中，凹圆弧压缩面及等摘压缩面在本文限定的非均匀来流下，其性能优于其它４种型面的压缩面。

Busemann进气道无粘流场数值分析

为了研究Busemann进气道的流动特性,对设计马赫数为7的4种不同的Busemann进气道在Ma=4,5,6,7,8来流条件下进行了数值模拟和总体性能分析,对其中的3°截短流线跟踪进气道分析了攻角特性和侧滑角特性。研究表明:基准进气道具有相当高的无粘总压恢复;流线跟踪进气道在设计状态保持了基准进气道的高性能,而同时其起动性能大为提高;截短后的进气道长度大幅减小,而其性能仍然保持在较高的水平;截短流线跟踪进气道对带攻角或侧滑角飞行比较敏感。分析还表明,粘性造成了较大的总压损失。

大涵道比涡扇发动机TPS短舱低速气动特性分析

为了评估民机低速带动力试验时进排气效应的影响，选取大涵道比发动机涡轮动力模拟器（TPS）短舱和真实发动机短舱作为研究对象，采用数值模拟方法对其起飞、进近状态的低速气动特性进行对比分析。结果表明：由于TPS流量低于真实发动机需求，其唇口、外罩流场特征和真实发动机短舱有所不同，阻力特性也有差别；在进气道处于亚临界状态时，TPS短舱阻力系数比真实短舱大了约1.7个阻力单位，又由于唇口当地气流攻角更大，使得TPS短舱失速攻角相对降低了约1.0°；当进气道工作于超临界状态时，TPS短舱虽然也可以反映真实短舱的流动特性，但由于捕获流管收缩情况和气流驻点随攻角的变化，使得在0°～20°攻角时TPS短舱的阻力系数高于真实短舱，而在20°～30°攻角时其阻力系数略低，差量最大约为1.8个阻力单位。对于研究的大涵道比发动机，未经唇口及外罩修正的TPS短舱其低速气动特性基本可以反映真实进排气效应的影响，但在气动特性分析中可以考虑进一步修正进气效应的影响。

高超声速二元弯曲激波压缩面反设计方法的参数化研究

基于压力分布反设计高超声速进气道弯曲压缩面的方法,采用数值模拟按照正交设计原则,研究了壁面压力分布函数中各设计参数对激波长度比、出口压比、总压恢复系数、出口总压畸变和压缩面阻力系数等压缩性能的影响规律。结果表明:反设计方法可准确设计出满足指定压力分布的弯曲压缩面;设计参数中压缩面中段压力梯度的大小(G2和G3)对压缩性能的影响最为显著。

二维非对称喷管数值模拟与验证

采用Fluent软件针对二维非对称喷管进行数值模拟,考察了其中几种常用湍流模型及网格密度对模拟精度的影响,并将计算结果与NASA公布的实验数据进行比较,找出了精度较高、求解快捷的模拟方案,结果表明FLUENT软件可以应用于带高超声速外流的非对称超声速喷管内外流场的数值计算。

流线追踪Busemann进气道设计参数的选择

为了研究型面设计马赫数、唇口偏移量对流线追踪Busemann进气道设计点性能的影响规律,寻求最佳性能的进气道,对设计马赫数为6,具有不同型面设计马赫数和唇口偏移量的流线追踪进气道进行了数值模拟。研究表明:选取低于马赫数6的型面设计马赫数,可获得较高的流量系数和增压比,而其压缩效率并不低;进气道唇口偏移量增大,会导致流量系数、增压比变小,但却有利于减小进气道内的分离程度,还会影响隔离段内的流动,因此唇口偏移量的选取需要综合考虑。

非均匀超声来流矩形隔离段内流场实验

针对超燃冲压发动机隔离段的非均匀进口条件设计了隔离段实验风洞,通过测量隔离段壁面压力和拍摄流场纹影照片研究了矩形隔离段内激波/紊流附面层相干流场。研究发现,隔离段进口的非均匀流使隔离段流场压升特征与附面层发展规律与均匀进口的隔离段流动有显著差异。用截面当量直径取代Waltrup公式中的圆管直径可以取得较好的吻合效果。在进口马赫数小于2时,升高同样的压力,非均匀进口隔离段产生的激波串长度比Waltrup公式预测的长度要长。纹影仪观察发现隔离段内激波存在严重的振荡现象。

弯曲激波压缩型面的设计及数值分析

分别采用等压缩角和递增压缩角的小折线构成压缩型面。研究了二维均匀超声来流流过压缩面时的波后超声流场,结果表明,该方法能够形成弯曲激波且波后气流沿流向的壁面静压近似为等压力梯度,其等压力梯度程度取决于各小折线压缩角的配置。采用该方法生成的曲面压缩型面进气道附面层稳定性好,优于常规的平面压缩进气道。与二维常规平面压缩进气道相比,设计工况下,性能相当;非设计工况下,性能优于二维常规平面压缩进气道。

基于壁面压力分布的二元高超声速弯曲激波压缩进气道反设计与优化方法

为进一步提高高超声速进气道的性能,发展了通过指定压力分布规律来反设计整个二元进气道的方法,实现了气动参数可控的进气道内外压缩一体化设计,建立了基于Isight软件的进气道自动化设计分析和优化平台。初步的研究表明,使用此设计方法,能够得到综合性能优秀的进气道设计方案,该方案在来流马赫数6下喉道总压恢复系数为0.68,在来流马赫数4时流量系数达0.77。