展向压力分布可控的前体/压缩面气动设计方法及其流动特性

为了诱导高超声速前体/压缩面近壁低能流形成强展向流动,提出了一种基于展向压力分布可控的高超声速前体/压缩面一体化气动设计方法。其基本原理为:给定外锥波后流场中某一个站位的展向压力分布,通过坐标变换求得对应点的空间位置,再基于流线追踪方法获得前体/压缩面的气动型面。研究结果表明:展向压力梯度是诱导前体/压缩面低能流排移的主导机制;在设计点(Ma=7.0、H=28 km)条件下,常规前体的展向压力梯度主要集中在一级压缩面,可在一级压缩面上形成偏转角3°左右的展向流动,但在后续压缩面上则展向流动较弱;相比常规前体,采用展向压力分布可控的前体,可以使0°~40°扇形角范围内的展向压力梯度增强7倍左右,并使一级压缩面上低能流偏转角增大5°左右,同时使二级和三级压缩面上展向压力梯度显著增加,综合效果可使诱导的低能流偏转角相比于常规前体的可增大7°左右,边界层厚度可降低超过20%,进气道扇形区内的总压恢复系数提高1.56%。

“Click”运动高升力机制

研究了具有“Click”运动的模型翼在三维流场中的气动特性.采用计算流体力学方法求解三维非定常不可压缩Navier-Stokes方程,对比了简谐和“Click”运动所产生的升力与阻力,研究了升力最大时的前缘涡特性和展向流动.结果表明,在下拍过程的升力最大处,“Click”和简谐运动的前缘涡能够分别维持至翼展的80%和60%处.两种运动都会在翼展方向存在维持展向流动的压力梯度,而“Click”运动具有更显著的展向压力梯度,对展向涡度的能量输运效率更高,因此其前缘涡能够保持更完整的形态.在上拍过程中,两种运动的前缘涡形态差异不明显,“Click”运动快速上拍的运动特点使其能够快速地摆脱尾涡的干扰,从而维持升力.