预冷器对高超声速轴对称进气道设计状态气动性能影响

为获取预冷器对高超声速进气道内流特性的影响机理和影响规律,设计了一种在扩张段加入台阶型预冷器的高超声速轴对称进气道,并利用混合网格建立了仿真模型,获得了Ma6.0来流条件下带预冷器进气道与原型进气道在节流状态的数值仿真结果。结果表明:引入预冷器后进气道临界耐反压能力略有下降,并且进气道下游背压在1.0≤p_(b)/p_(0)<150时出口性能参数明显下降;预冷器上游总是存在节流,上游节流程度由预冷器的堵塞和出口背压共同决定,当p_(b)/p_(0)≤20时,上游流场结构完全由预冷器的堵塞作用决定,当p_(b)/p_(0)>20时,由两者共同决定;进气道下游背压在20≤p_(b)/p_(0)<275时,预冷器为上游流场带来消极影响,而当背压在20≤p_(b)/p_(0)<200范围时,预冷器的引入能有效改善下游流场品质,通过上下游的耦合作用,出口性能参数在p_(b)/p_(0)≥150后与原型进气道趋于一致。当p_(b)/p_(0)≥275时,唇罩侧放气缝对激波串根部低能流的抽吸使得预冷器几乎不对上游产生影响。

预冷器对进气道流场结构与流动损失影响研究

为获取带预冷器进气道的流场结构和损失特性,本文设计了一种在扩张段加入台阶型预冷器的进气道,并采用混合网格对带预冷器进气道建立了仿真模型。对比分析了Ma 2.0自由来流条件下的带预冷器进气道与原型进气道在整体性能上的差异,并进一步对比研究了两种进气道的流场结构与损失特性。研究发现,进气道扩张段加入预冷器后抗反压能力下降,总压损失增加;带预冷器进气道没有典型的通流状态,在出口低反压时,预冷器上游已出现一定程度的节流,这主要是由预冷器的堵塞造成的,且这种堵塞效果在全工况下均存在;带预冷器进气道比原型进气道出口总压损失更高的主要原因是预冷器区域存在额外的总压损失,且随着出口反压的提高,流经预冷器而发生的总压损失逐渐减小。