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

1、以TBCC(Turbine Based Combined Cycle)等發(fā)動(dòng)機(jī)為推進(jìn)系統(tǒng)的飛行器往往具有寬廣的飛行包線，其發(fā)動(dòng)機(jī)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(dǎo)致排氣系統(tǒng)必須幾何可調(diào)才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)總體的要求，因此幾何可調(diào)既是必需的,又是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　本文針對(duì)串聯(lián)式TBCC排氣系統(tǒng)提出了三種可調(diào)方案，分別稱為方案A、方案B、方案C。方案A在二元非對(duì)稱噴管進(jìn)口位置設(shè)置轉(zhuǎn)軸，通過(guò)下壁繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)

2、來(lái)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)噴管喉道面積;方案B在二元非對(duì)稱噴管進(jìn)口和喉道位置設(shè)置轉(zhuǎn)軸，通過(guò)收縮段下壁和下唇板繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)噴管喉道面積和出口面積;方案C在帶三維圓轉(zhuǎn)方收縮段的非對(duì)稱噴管喉道位置設(shè)置擋板，通過(guò)擋板和下唇板運(yùn)動(dòng)來(lái)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)噴管喉道面積和出口面積。
　　根據(jù)飛行包線內(nèi)噴管工作條件，本文對(duì)三種可調(diào)方案的噴管流場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值仿真研究，結(jié)果顯示可調(diào)噴管相較固定幾何噴管來(lái)說(shuō)，其非設(shè)計(jì)點(diǎn)推力性能有明顯的提高。其中，飛行馬赫數(shù)Ma0時(shí)方案A

3、相對(duì)不可調(diào)節(jié)方案推力系數(shù)提高了約28％，方案B推力系數(shù)相對(duì)不可調(diào)方案提高52％。方案C的推力性能在整個(gè)飛行包線內(nèi)保持良好。數(shù)值仿真結(jié)果表明三種調(diào)節(jié)方案可行。
　　為驗(yàn)證三種可調(diào)方案的可行性以及數(shù)值計(jì)算方法的可靠性，本文開(kāi)展了三種可調(diào)噴管縮比模型的風(fēng)洞試驗(yàn)研究。試驗(yàn)獲得了不同落壓比下噴管壁面沿程壓力分布以及流場(chǎng)紋影圖像，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)部件的調(diào)節(jié)方式。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際條件，本文針對(duì)三種可調(diào)噴管進(jìn)行了詳細(xì)的三維數(shù)值仿真，并將仿真結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)