圆转矩形喷管出口宽高比对射流雷诺剪应力的影响

采用热线风速仪,利用单斜丝,对宽高比W/H分别为1,4,8,12,16的5个圆转矩形收敛喷管和一个轴对称喷管的射流对称面上雷诺剪应力分布特性进行了实验研究。研究发现:在喷口下游不同截面上,射流宽、窄对称面上的雷诺剪应力沿径向均先缓慢增大,到达射流边界后迅速减小,射流边界逐渐沿径向外移。矩形喷管射流相比轴对称射流具有较强的旋流,雷诺剪应力较大,且随着宽高比增大,旋流强度增大,剪应力也逐渐提高,导致了射流与外流掺混增强。宽高比大于8以后,增大幅度逐渐减小。射流宽、窄对称面上的分布规律相同。

高空台圆转矩形空气流量管的气动设计

根据某型二元冲压发动机高空台连管试验要求,设计了一种圆转矩形空气流量管,并运用数值方法优化了流量管设计型面,确定了流量管流量测量位置,保证了圆转矩形流量管的流场品质和流量管流量测量的准确性。整个设计过程都是在CAD商用软件中进行并与数值仿真技术和数控加工技术相结合,实现了此类流量管的参数化设计,其设计方法具有通用性。

圆转矩形收敛段型面对喷管流动与红外辐射特性影响

针对圆转矩形收扩喷管的收敛段截面面积沿轴向的变化规律进行了优化设计,得到了4种圆转矩形收敛段模型,与相同的矩形扩张段相匹配,形成4种圆转矩形收扩喷管模型,对其气动、换热与红外辐射特征进行了数值研究。得到如下结论:收敛段截面积沿程变化规律对喷管气动与红外辐射特性影响明显:按照前急后缓规律设计的喷管红外抑制效果较差,按照维托辛斯基公式以及缓急相当规律设计的喷管略有增强,而按照前缓后急规律设计的喷管则最佳。这是因为在模型C中随着收敛段截面积沿程收敛速度较快,壁面压力峰值减小,出口旋流增强,尾喷流掺混增强,尾喷流高温区长度减小,尾喷流和喷管红外辐射强度分别降低19.2%和20.6%。

圆转矩形喷管射流掺混特性试验

采用热线风速仪对圆转矩形收敛喷管的射流流场与掺混特性进行了试验研究,测量了喷口下游不同截面上,射流宽、窄对称面上的速度、雷诺剪应力、湍流强度的分布规律.发现沿径向,雷诺剪应力先增大后减小,最大值出现在射流与外流的交界面附近,湍流强度则逐渐减小;在轴向上,雷诺剪应力在近喷口区存在小幅波动,而后逐渐减小,湍流度则先略有增大而后变化逐渐减慢.射流特性在宽对称面与窄对称面上的分布规律相同.

非对称超声速来流下矩形转圆隔离段研究

为了适应超燃冲压发动机模块化设计及圆形燃烧室的需求,隔离段必须设计成矩形截面渐变为圆形出口的形状。发展了一种基于超椭圆曲线的截面渐变方法,以此设计了矩形转圆隔离段,开展了数值模拟研究并进行了在Ma=2.1且来流条件非对称下的矩形转圆隔离段吹风实验。研究结果表明:在反压相同时,两种不同来流条件下矩形转圆隔离段的出口总压恢复系数较等直矩形隔离段分别提高了4%和5%;在非对称来流实验条件下,矩形转圆隔离段壁面沿程压力分布规律与等直矩形隔离段压力分布规律趋势一致,上壁面沿程压力曲线前部呈波动式上升,后半部上升平缓,而下壁面沿程压力曲线整体上升较为平缓,随着出口反压的增大,总压恢复系数随之减小,矩形转圆隔离段最大能够承受4.1倍的来流静压,极限反压状态下出口总压恢复系数为0.505。

非对称来流下矩形转圆隔离段数值研究

针对采用超椭圆曲线方法设计的矩形转圆隔离段,在非对称来流条件下,利用数值模拟手段研究了出口反压、来流马赫数、进口附面层厚度等因素对其性能的影响。研究结果表明:出口反压与附面层相互作用导致初始激波形态转变为"λ"激波,并且隔离段的性能随着反压的增大而下降,低能流区域迅速增长,流场非对称效应逐渐变小;来流马赫数的增大会提高隔离段的抗反压能力,并且会降低流场的非对称效应,但出口总压恢复系数却随之下降,特别是与来流马赫数为2情况相比,当来流马赫数为2.5时其降低了7.2%;进口附面层厚度的增加会加剧隔离段内的流动分离,导致隔离段的抗反压能力降低,不利于隔离段出口流场品质,并且相对于均匀来流而言,当进口附面层无量纲厚度为0.33时出口总压恢复系数下降了13.7%。

非对称来流下总温和壁面粗糙度对矩形转圆隔离段气动热力性能的影响

为了满足隔离段由矩形进口截面渐变到圆形出口截面的工程设计需求,采用超椭圆曲线方法设计了矩形转圆隔离段,并且在非对称来流条件下利用数值模拟方法研究了来流总温和壁面粗糙度对其性能的影响.研究结果表明:在相同进口总压条件下,来流总温的提高能够减缓隔离段流场的非对称效应,并能够有效改善隔离段内的流动分离,提高出口总压恢复系数,但会增长隔离段内激波串长度,降低隔离段的抗逆压力梯度能力;壁面粗糙度使得摩擦阻力增加,导致隔离段的抗反压能力下降,扩大了隔离段内的分离区,与光滑壁面的工况相比,带壁面粗糙度工况下的总压恢复系数、出口质量平均马赫数分别降低了8.3%和6.5%.