复杂入口条件下隔离段流动特性研究

发布时间：2017-07-31 13:33

  本文关键词：复杂入口条件下隔离段流动特性研究

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【摘要】：超燃冲压发动机隔离段在实际工作情况下,隔离段入口存在前方进气道内压段入射斜激波和肩部膨胀波束的干扰。然而,现有的大部分激波串理论是建立在隔离段均匀入口条件之上,所获得的结果偏离了超燃冲压发动机的真实情况。本文对复杂入口条件下的隔离段内激波串特性进行了数值模拟研究。首先,在相同隔离段入口参数的条件下,对比分析了复杂入口条件隔离段简化模型、均匀来流隔离段模型隔离段性能,研究结果表明:相比均匀来流模型隔离段,复杂入口条件隔离段总压恢复系数、极限反压分别下降了5.23%、14.52%。另外,对上述两隔离段模型进行Waltrup公式适用性分析,结果表明Waltrup公式能够较为准确预测均匀来流隔离段激波串长度,而复杂入口条件模型计算数据点大部分位于Waltrup曲线右方,计算获得的激波串长度偏小,适用性不佳。其次,开展了唇口激波强度、内压段长度对隔离段特性参数影响的分析。研究结果表明:Ma4工况下,激波串长度与唇口激波强度成反比,唇口激波强度增加,激波串长度以线性规律减小,Ma6工况下,在较高的出口反压下,唇口激波强度增加,激波串长度以曲线规律下降,较低出口反压下,激波串长度变化规律与Ma4工况下相同。隔离段极限反压随唇口激波强度增加而增加,但其影响能力逐步下降。对于Ma4、Ma6工况,改变唇口激波强度,极限反压最大增幅分别为:13.3%、12.5%。对于同一唇口初始角隔离段模型,内压段长度增加,隔离段极限反压呈现先增加后减小的变化规律,存在最佳内压段长度使隔离段抗反压能力最强。最后,开展了内压段内收缩比对隔离段特性的影响分析,内收缩比对隔离段影响的本质是唇口激波及内压段长度两因素耦合对隔离段的影响,研究发现,当内收缩比固定,唇口初始角增加,内压段长度随之增加,隔离段极限反压及总压恢复系数均呈现先增大后减小的变化规律,即对固定内收缩比,存在最佳唇口激波强度及内压段长度使隔离段性能最佳。对应内收缩比分别为1.887、2.041、2.222、2.439的复杂入口条件隔离段模型,极限反压最大增幅可达18.96%、16.95%、20.69%、21.43%。
【关键词】：隔离段 复杂入口条件 唇口激波 内压段长度 内收缩比
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V235.211
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 隔离段研究背景13-15
• 1.2 隔离段研究现状15-22
• 1.2.1 隔离段内部流动特性15-22
• 1.3 本文主要研究工作22-24
• 第二章 复杂入口条件隔离段模型及数值模拟方法研究24-34
• 2.1 复杂入口条件隔离段模型与带进气道隔离段模型性能分析24-26
• 2.1.1 典型二元进气道隔离段入口特征描述24
• 2.1.2 两种隔离段模型24-25
• 2.1.3 数值模拟研究结果与分析25-26
• 2.2 数值模拟方法研究26-31
• 2.3 数值模拟方法试验校核31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 两种模型隔离段性能分析及抽吸孔对隔离段性能的影响34-44
• 3.1 两种隔离段模型及计算条件34-35
• 3.1.1 两种隔离段模型34
• 3.1.2 远前方来流条件34-35
• 3.2 数值模拟研究结果与分析35-36
• 3.3 Waltrup公式适用性分析36-39
• 3.4 抽吸孔对隔离段性能的影响研究39-42
• 3.4.1 抽吸孔位置对泄流能力的影响分析40-41
• 3.4.2 开启抽吸孔对隔离段性能的影响41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 复杂入口隔离段模型唇口激波强度对隔离段性能的影响44-57
• 4.1 研究方法及计算条件44-45
• 4.1.1 研究方法44
• 4.1.2 计算条件44-45
• 4.2 隔离段模型45
• 4.3 数值模拟研究结果45-56
• 4.3.1 基本流动特性分析45-47
• 4.3.2 唇口激波强度对隔离段内激波串长度的影响分析47-50
• 4.3.3 唇口斜激波强度对隔离段总压恢复系数的影响分析50-54
• 4.3.4 唇口斜激波强度对隔离段抗反压能力的影响分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 复杂入口条件内压段长度及内收缩比对隔离段性能的影响57-70
• 5.1 复杂入口条件隔离段模型内压段长度对隔离段性的影响分析57-63
• 5.1.1 隔离段模型57-58
• 5.1.2 计算条件58
• 5.1.3 数值模拟研究结果与分析58-63
• 5.2 内收缩比对复杂入口条件隔离段特性的影响分析63-69
• 5.2.1 不同内收缩比隔离段模型参数63-65
• 5.2.2 数值模拟研究结果与分析65-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间发表的学术论文以及科技成果77

【参考文献】

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本文编号：599422