下游反壓引起的彎曲隔離段流場遲滯現(xiàn)象研究.pdf

1、隔離段是超燃沖壓發(fā)動機(jī)的重要部件，其主要作用包括擴(kuò)壓、隔離下游反壓和流道匹配。當(dāng)進(jìn)氣道出口與燃燒室入口在空間出現(xiàn)偏置時(shí)，必須采用彎曲隔離段用以匹配發(fā)動機(jī)流道。因此，針對彎曲隔離段的研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文采用試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對彎曲隔離段在下游反壓的作用下出現(xiàn)的流場結(jié)構(gòu)和遲滯現(xiàn)象開展了系統(tǒng)深入的研究。在數(shù)值計(jì)算方面，基于商業(yè)軟件 Fluent對彎曲隔離段進(jìn)行了數(shù)值仿真，提取了相關(guān)的流場參數(shù)。在試驗(yàn)

2、方面，設(shè)計(jì)了一種由兩段相切圓弧構(gòu)成的典型彎曲隔離段試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，采用紋影、高頻壓力傳感器和壓力掃描閥等試驗(yàn)手段對問題進(jìn)行了研究。
　　首先，本文通過數(shù)值仿真的手段模擬了下游反壓改變下彎曲隔離段流場演化的過程，分析不同反壓改變途徑下相同反壓的流場結(jié)構(gòu)，得到了彎曲隔離段存在遲滯現(xiàn)象的結(jié)論。利用編寫的UDF提取了隔離段內(nèi)激波串初始分離區(qū)的位置信息，分析了激波串結(jié)構(gòu)的非定常特性，獲得了激波串結(jié)構(gòu)在下游反壓改變的情況下的運(yùn)動過程。通過分析三維數(shù)

3、值仿真的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的彎曲隔離段存在典型的三維效應(yīng)，三維效應(yīng)對遲滯現(xiàn)象有著重要的影響。
　　其次，采用紋影技術(shù)和測量壁面沿程壓力分布的手段驗(yàn)證了彎曲隔離段內(nèi)遲滯現(xiàn)象的存在。分析了紋影圖像，得到了彎曲隔離段內(nèi)典型的激波串結(jié)構(gòu)和流場演化的過程。分析了壁面沿程壓力分布，得到了彎曲隔離段內(nèi)的自激振蕩現(xiàn)象。并分析了自激振蕩和激波串位置之間的關(guān)系。本文進(jìn)行了等直隔離段的對比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的等直隔離段中不存在遲滯現(xiàn)象。
　　再者

4、，本文研究了帶進(jìn)氣道等直隔離段和折線型隔離段兩種構(gòu)型的隔離段，通過對比流場結(jié)構(gòu)和壁面沿程壓力分布可以發(fā)現(xiàn)，兩者和彎曲隔離段具有相似性。采用數(shù)值仿真和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶進(jìn)氣道等直隔離段和折線型隔離段均存在遲滯現(xiàn)象，獲得了遲滯現(xiàn)象對隔離段性能的影響。
　　最后，本文研究了彎曲隔離段流場產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的機(jī)理，并提出了上下壁面的初始壓力分布和分離區(qū)的融合和分離兩種原因能夠誘導(dǎo)遲滯現(xiàn)象的產(chǎn)生。彎曲隔離段的構(gòu)型中出現(xiàn)了壓縮波系和膨脹波系交替出現(xiàn)的流場，