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)動機的重要部件，其主要作用包括擴壓、隔離下游反壓和流道匹配。當進氣道出口與燃燒室入口在空間出現(xiàn)偏置時，必須采用彎曲隔離段用以匹配發(fā)動機流道。因此，針對彎曲隔離段的研究具有重要的應用價值和現(xiàn)實意義。
　　本文采用試驗研究和數(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)構和遲滯現(xiàn)象開展了系統(tǒng)深入的研究。在數(shù)值計算方面，基于商業(yè)軟件 Fluent對彎曲隔離段進行了數(shù)值仿真，提取了相關的流場參數(shù)。在試驗

2、方面，設計了一種由兩段相切圓弧構成的典型彎曲隔離段試驗模型，采用紋影、高頻壓力傳感器和壓力掃描閥等試驗手段對問題進行了研究。
　　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，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)構的非定常特性，獲得了激波串結(jié)構在下游反壓改變的情況下的運動過程。通過分析三維數(shù)

3、值仿真的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本文設計的彎曲隔離段存在典型的三維效應，三維效應對遲滯現(xiàn)象有著重要的影響。
　　其次，采用紋影技術和測量壁面沿程壓力分布的手段驗證了彎曲隔離段內(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系。本文進行了等直隔離段的對比試驗，發(fā)現(xiàn)本文設計的等直隔離段中不存在遲滯現(xiàn)象。
　　再者

4、，本文研究了帶進氣道等直隔離段和折線型隔離段兩種構型的隔離段，通過對比流場結(jié)構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)值仿真和試驗發(fā)現(xiàn)帶進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遲滯現(xiàn)象的產(chǎn)生。彎曲隔離段的構型中出現(xiàn)了壓縮波系和膨脹波系交替出現(xiàn)的流場，