串聯(lián)式TBCC排氣系統(tǒng)可調方案數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、以TBCC(Turbine Based Combined Cycle)等發(fā)動機為推進系統(tǒng)的飛行器往往具有寬廣的飛行包線，其發(fā)動機也往往跨大馬赫數(shù)范圍工作，特別是其排氣系統(tǒng)的工況變化范圍很大，導致排氣系統(tǒng)必須幾何可調才能滿足發(fā)動機總體的要求，因此幾何可調既是必需的,又是其中的關鍵技術之一。
　　本文針對串聯(lián)式TBCC排氣系統(tǒng)提出了三種可調方案，分別稱為方案A、方案B、方案C。方案A在二元非對稱噴管進口位置設置轉軸，通過下壁繞轉軸轉動

2、來準確調節(jié)噴管喉道面積;方案B在二元非對稱噴管進口和喉道位置設置轉軸，通過收縮段下壁和下唇板繞轉軸轉動來準確調節(jié)噴管喉道面積和出口面積;方案C在帶三維圓轉方收縮段的非對稱噴管喉道位置設置擋板，通過擋板和下唇板運動來準確調節(jié)噴管喉道面積和出口面積。
　　根據飛行包線內噴管工作條件，本文對三種可調方案的噴管流場進行了詳細的數(shù)值仿真研究，結果顯示可調噴管相較固定幾何噴管來說，其非設計點推力性能有明顯的提高。其中，飛行馬赫數(shù)Ma0時方案A

3、相對不可調節(jié)方案推力系數(shù)提高了約28％，方案B推力系數(shù)相對不可調方案提高52％。方案C的推力性能在整個飛行包線內保持良好。數(shù)值仿真結果表明三種調節(jié)方案可行。
　　為驗證三種可調方案的可行性以及數(shù)值計算方法的可靠性，本文開展了三種可調噴管縮比模型的風洞試驗研究。試驗獲得了不同落壓比下噴管壁面沿程壓力分布以及流場紋影圖像，驗證了運動部件的調節(jié)方式。根據試驗實際條件，本文針對三種可調噴管進行了詳細的三維數(shù)值仿真，并將仿真結果與風洞試驗結