復(fù)雜幾何條件和入口條件下的激波串特性研究.pdf

1、激波串是超燃沖壓發(fā)動機隔離段內(nèi)的一類重要氣動現(xiàn)象,其流動特征對隔離段的氣動設(shè)計有著顯著影響。然而,現(xiàn)有的激波串理論建立在隔離段簡單入口條件和幾何條件之上,所得到的結(jié)果顯著地偏離了超燃沖壓發(fā)動機內(nèi)的真實情況。本文對復(fù)雜入口條件和通道幾何條件下隔離段內(nèi)的激波串特性進行了數(shù)值模擬和風(fēng)洞實驗驗證研究。首先,對彎曲管道內(nèi)的激波串流動開展了一系列的二維和三維仿真研究,分析了通道曲率、面積分布規(guī)律、橫截面形狀等幾何條件對激波串特性的影響。而后,提出了

2、隔離段入口波系的模擬方法,并利用德國Achen的實驗數(shù)據(jù)進行了驗證。以此為基礎(chǔ),研究了進口存在單道和兩道激波入射時隔離段內(nèi)的激波串特性。最后,設(shè)計并加工了一個廣義進氣道/隔離段一體化實驗?zāi)Ｐ?在南航NHW高超風(fēng)洞進行了驗證性吹風(fēng)實驗。
　　 研究結(jié)果表明,通道彎曲、面積擴張、橫截面形狀等幾何條件對激波串的流動形態(tài)、壁面壓強分布規(guī)律、耐反壓能力以及出口總壓恢復(fù)系數(shù)等有著顯著影響。在較高的來流馬赫數(shù)下,合適的曲率能夠改善激波串內(nèi)第一

3、道交叉波系的不對稱性,而管道的擴張則會降低其耐反壓能力。與三維等直矩形管道相比,三維彎曲矩形管道內(nèi)沿橫截面方向存在范圍更大、強度更強的二次旋流。由于隔離段入口波系及其反射波系的干擾,激波串形態(tài)的不對稱性加大,各波節(jié)的長度增加,且隨著其在通道內(nèi)的前移高速核心區(qū)交替地向上、下壁面擺動。斜激波入射位置的上移、入射角的增加還使得激波串的反壓承受能力下降,沿程靜壓分布規(guī)律與Waltrup經(jīng)驗式的偏離程度加大。
　　 算例驗證和本文的風(fēng)洞實