跨声速旋成体头部脱体激波的研究

本文在实验结果基础上,给出了一种计算锥—柱—船尾、拱—柱—船尾和圆球这三类旋成体脱体激波的工程方法。作为一个比较经典的方法,文[1]给出的方法已广泛用来计算物体低超声速飞行时的头部脱体激波。我们知道,理论上能检验脱体波计算合理与否的必要条件是圆锥激波脱体条件。考察文[1]方法后发现,该方法理论上不满足激波脱体条件;究其原因是由于物面肩部发出的声速线处理得较实际过于倾斜。实验结果表明,在M_∞→1时,声速线在物体横向相当一段范围内近乎垂直来流方向。据此本文对文[1]方法做了相应修正。修正过的方法既能满足激波脱体条件,又能与实际吻合较好;而且本方法适用范围较广。

含脱体激波流场的数值模拟仿真

利用经典的质点网格法进行了含脱体激波的超音速流动的数值模拟，绘出了形象直观的超音速流动图画，且模拟流场中的各项参数与实验符合较好，为今后进一步探讨复杂形状物体的超音速运动提供了基础．

超声速半球形多孔探针大气脱体激波仿真研究

为研究半球形多孔探针在超声速大气条件下产生脱体激波的形状和脱体距离随马赫数变化规律,采用CFD方法模拟大气环境,在1.2~1.7马赫数范围内进行数值仿真实验,用双曲线激波形状展示法和最小二乘法拟合得到了激波曲线离心率、脱体距离、曲率半径与马赫数间的函数关系,建立了脱体激波曲线参数化方程。将参数化方程与仿真结果和经验公式比较,结果证明,该参数化方程与仿真结果极为相符,且在距离球体较近处精度较高。参数化方程与经验公式预测的脱体距离差值不超过球体半径的5%。

超声叶栅前缘处的脱体激波预测

为了准确预测超声叶栅前缘处的脱体激波,以Moeckel法为基础,通过分析和公式推导,构造叶栅前缘处的脱体激波模型.首先对Moeckel法进行改进,提高均匀来流条件下的对称脱体激波逼近精度;然后再将Moeckel法推广到均匀来流条件下的非对称脱体激波逼近;最后结合超声叶栅流动特征,给出叶栅前缘处的脱体激波模型.将所得模型用于3个超声叶栅,预测叶栅前缘处的脱体激波形状和位置,并将预测结果与CFD软件求解结果进行比较.结果表明:在均匀来流条件下,改进后的Moeckel法能更准确地逼近对称脱体激波,并可用于逼近非对称脱体激波;由超声叶栅脱体激波模型确定的脱体激波形状和位置与CFD求解结果一致性很好.

曲率连续造型方法对激波噪声的影响机理

激波噪声是大涵道比涡扇发动机噪声的主要来源。为降低风扇/压气机叶片叶尖产生的激波噪声,对轴向亚音、相对超音的基元级叶型前缘脱体激波系进行研究。基于几何Hermit差值法(GHI)思想,提出一种3段式贝塞尔(Bezier)曲线构造曲率连续前缘叶型的方法,在完成改型设计时拥有更高的自由度。通过改变前缘上3段Bezier曲线间过渡点位置,探究局部曲率优化、整体曲率优化及带厚度补偿的改型方式对前缘处外伸激波强度和激波噪声的影响。通过对比研究不同数值模拟,结果表明:曲率连续前缘设计能减小叶型前缘处过膨胀区大小,减小由此产生的逆压梯度;局部曲率优化和整体曲率优化的方式能够分别在距前缘1倍弦长处降低噪声1.6 dB和4.6 dB。

定几何混压式轴对称超声速进气道设计及性能计算

给出了定几何混压式轴对称超声速进气道型面设计及性能计算方法,进行了算例计算。对亚临界状态下脱体激波的计算进行了研究,给出了进气道临界状态性能参数随飞行马赫数和高度的改变而变化的曲线。分析了进-发匹配过程,以及进气道的自调节能力。计算得到了基于进气道性能最优,即进气道工作在临界状态条件下,碳氢燃料冲压发动机的供油规律,为进气道大范围寻优设计打下了基础。

电磁发射弹丸膛内流场数值分析

电磁发射超高速弹丸具有重要的军事应用价值。因此,采用动网格技术耦合Realizable k-ε湍流模型,对电磁发射一体化弹丸的膛内及膛口流场进行了数值计算,研究了弹丸膛内的压力/温度变化规律、膛口流场结构以及冲击波衰减规律。研究结果表明:弹丸头部形成的脱体激波强度和距离与弹丸运动速度紧密相关;在弹丸出膛瞬间,膛口形成圆环型的冲击波结构,随后迅速衰减;弹丸气动分离的机理是弹丸出膛瞬间时迎风窝内外压差变化较大,形成的气动分离力将弹托锁定机构拉断。