單膨脹斜面噴管型面設計及其流動控制研究.pdf

1、高超聲速飛行器及其推進系統(tǒng)是目前國際上航空航天大國競相研究與開發(fā)的熱點，從飛行器/推進系統(tǒng)一體化的角度考慮，大膨脹比單膨脹斜面噴管是最理想的排氣系統(tǒng)，它引起了國內外越來越多的重視。本文基于特征線法和CFD技術，針對此類噴管開展了型面設計和流動控制研究。 首先，采用特征線法及附面層修正技術完成了單膨脹斜面噴管擴張段型面設計。采用維托辛斯基公式完成了噴管收縮段型面設計。采用超橢圓方程過渡技術完成了圓轉方形式的轉接段設計。在得到各部分

2、型面的基礎上，將各段進行合理的連接，完成單膨脹斜面噴管型面設計。 其次，基于CFD技術數(shù)值模擬了設計狀態(tài)和沿飛行軌跡非設計狀態(tài)下單膨脹斜面噴管內外流場，計算了噴管在各種飛行狀態(tài)下的性能參數(shù)，并對噴管的綜合性能變化規(guī)律進行了分析。為提高非設計狀態(tài)下噴管的性能，研究了噴管幾何參數(shù)變化對噴管流場和性能的影響，確定了沿飛行軌跡的噴管幾何調節(jié)方案。 最后，研究了利用二次流噴射的流動控制技術提高單膨脹斜面噴管過膨脹狀態(tài)下綜合性能。數(shù)

3、值模擬了二次流噴射條件下噴管的二維和三維流場，分析了在一定的落壓比范圍內二次流噴射流量、噴射總壓、噴射角度、噴射位置、噴口形式以及外流馬赫數(shù)對噴管過膨脹狀態(tài)下流場結構和性能的影響。結果表明：(1)在噴管下斜板進行二次流噴射可以改善噴管過膨脹狀態(tài)下的性能。(2)數(shù)值模擬所得的流場結構與文獻給出的典型擾流流場相似。(3)隨著落壓比的增加，二次流對噴管性能的影響減弱。(4)噴射流量和噴射角度是影響噴管性能的重要參數(shù)，并存在最優(yōu)的噴射流量值和噴