基于二次流喷射的并联式TBCC排气系统性能提升技术研究

基于CFD数值模拟方法,分析了并联式涡轮基组合循环发动机(Turbine Based Combined Cycle,TBCC)排气系统的内外流场特性,提出了在涡轮喷管下壁面处喷入高压二次流以提升排气系统性能的方式,研究了不同飞行状态下二次流喷射对排气系统性能(推力系数、推力矢量角)的影响规律。计算结果表明:二次流喷射会产生弓形激波,与喷管上膨胀壁面附面层作用产生新的分离区,提升涡轮喷管和冲压喷管内的整体压力,从而改善并联式TBCC排气系统的推力及推力矢量性能,且对亚声速和跨声速飞行状态下的并联式TBCC排气系统性能改善比较明显,可使轴向推力系数最大提升7.34%,推力矢量角提升12.76°。

二次流喷射角度对无阻流板式反推装置的影响

对一无阻流门叶栅式反推装置的流场进行了数值与实验研究,详细分析了不同二次流喷射角度对反推性能参数的影响。结果表明二次流喷射喷射角度影响进入反推窗口的气流方向和气流质量,会对反推性能产生影响。存在一个最佳的二次流喷射角度,能使得反推效果最好。当射流顺着风扇气流的偏转方向进行喷射时会产生最大的射入深度,进而使得更多的风扇气流通过反推窗口偏转出去,表现出最优的反推力性能。

新型无阻流板反推装置流场结构和影响参数研究

应用CFD数值模拟技术,分析了基于二次流喷射的无阻流板涡扇发动机反推控制机理,并详细分析了二次流喷射的压力、位置、角度及喷流缝宽度对流场结构和反推性能的影响。在计算模型中没有考虑反推导叶,为此,用与反推力成正比的参数,即反推质量流量比来衡量性能的优劣。计算结果表明:二次流喷射压力、位置和角度是影响反推性能的重要参数,并且在一定的风扇涵道流下,存在最佳的二次流喷射位置、角度和压力;而二次流喷射缝宽度在一定范围内对反推性能影响不大。

叶栅安装角对无阻流板式叶栅反推装置性能影响的研究

对某一无阻流门叶栅式反推装置的流场进行了数值研究,详细分析了不同叶栅安装角对反推性能的影响。结果表明叶栅安装角对流出反推窗口气流的质量流量、气流速度以及气流的流动方向产生影响,进而对反推效果产生影响。对于不同风扇进口压比,存在不同的最佳的叶栅安装角度,能使得反推效果最好。由于风扇压比不同,气流所具有的能量不同,风扇进口压比越低,其具有能量越小,进入反推窗口偏转角越大,最佳安装角越大。

激波诱导控制推力矢量喷管实验及数值计算

采用实验方法,通过在二元收敛-扩张喷管扩张段引入二次流喷射,开展了激波诱导控制的流体推力矢量技术研究.实验过程通过喷管上、下壁面压力测量及出口射流纹影观测,研究了主流压力、二次流喷射压力以及二次流喷嘴几何(缝或孔)对推力矢量喷管性能的影响.同时,结合数值计算方法,对各实验工况下的喷管流场进行数值模拟,获得了实验手段难以得到的流场数据和性能,对实验结果进行了辅助分析.初步研究结果表明:在给定的实验条件下,主流压力越高,喷管推力矢量角越小,同时推力系数越大;二次流压力越高,喷管推力矢量角越大,同时推力系数减小;同孔喷射相比,采用喷缝几何下的上壁面激波诱导分离点更趋于向上游移动,分离点后压升显著,射流穿透能力强,对主流的扰动强烈.