基于氣動突片的流動強化摻混研究.pdf

1、氣動突片是一種新型的強化流動摻混的技術，與傳統(tǒng)的引射混合器相比，它具有更好的強化摻混效果和更小的能量損失。為了確定氣動突片在不同工況下的強化摻混效果及應用前景，本文研究了帶有氣動突片的收斂噴管、渦扇噴管及渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機（RBCC）的排氣系統(tǒng)，并深入分析了氣動突片參數(shù)對流場結構及摻混效果的影響。針對不同工況和氣動突片參數(shù)下的流場結構和噴管性能，進行了詳細的數(shù)值模擬和風洞實驗研究。
　　首先對安裝有氣動突片的收斂噴管進行了風洞實

2、驗，通過測量噴管下游的總壓分布確定氣動突片數(shù)量和總壓對噴管射流核心區(qū)的影響。并針對實驗條件進行了數(shù)值模擬，對比發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結果與實驗吻合很好，驗證了計算方法的準確性和可靠性。實驗和數(shù)值模擬結果表明，當氣動突片數(shù)量為6時射流核心區(qū)的長度最短，為3.2D。且氣動突片總壓越高，射流核心區(qū)越短，摻混效果越好。
　　其次本文采用數(shù)值模擬的方法研究了氣動突片在渦扇噴管內(nèi)外涵摻混中的應用。得到了氣動突片數(shù)量和位置變化時噴管渦量場、熱混合效率、總

3、壓恢復系數(shù)和推力系數(shù)的變化規(guī)律。數(shù)值模擬結果表明，當維持氣動突片總流量一定時，突片數(shù)量越少，熱混合效率越高；當氣動突片數(shù)量為2時，熱混合效率達到0.278，較基準噴管提高65％；另外，氣動突片的位置越靠近噴管內(nèi)外涵的交匯截面，熱混合效率越高。且各種工況下的總壓損失較基準噴管的變化均小于0.1%，可以忽略不計。
　　考慮到氣動突片的流量應盡可能小，本文研究了在保證強化摻混效果的前提下降低氣動突片流量的方案，即非定常氣動突片方案。本文

4、研究了兩種非定常氣動突片方案，一種是氣動突片數(shù)量不變，氣動突片總壓周期性變化；另一種是將氣動突片數(shù)量增加到2倍，采用交替工作的方式。本文分別研究了不同的氣動突片周期對噴管渦量場、摻混效果及噴管性能的影響，確定了這兩種方案的應用場景。第一種方案可以有效降低氣動突片流量，第二種可以在氣源條件不變的情況下，獲得最大的摻混效果。
　　最后，本文探索研究了氣動突片強化RBCC引射模態(tài)主流與次流的摻混。研究表明，在RBCC中添加氣動突片可以增