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(dòng)機(jī)隔離段內(nèi)的一類(lèi)重要?dú)鈩?dòng)現(xiàn)象,其流動(dòng)特征對(duì)隔離段的氣動(dòng)設(shè)計(jì)有著顯著影響。然而,現(xiàn)有的激波串理論建立在隔離段簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)內(nèi)的真實(shí)情況。本文對(duì)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(jìn)行了數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究。首先,對(duì)彎曲管道內(nèi)的激波串流動(dòng)開(kāi)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(duì)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(guó)Achen的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。以此為基礎(chǔ),研究了進(jìn)口存在單道和兩道激波入射時(shí)隔離段內(nèi)的激波串特性。最后,設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)廣義進(jìn)氣道/隔離段一體化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?在南航NHW高超風(fēng)洞進(jìn)行了驗(yàn)證性吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)。
　　 研究結(jié)果表明,通道彎曲、面積擴(kuò)張、橫截面形狀等幾何條件對(duì)激波串的流動(dòng)形態(tài)、壁面壓強(qiáng)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(lái)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(duì)稱(chēng)性,而管道的擴(kuò)張則會(huì)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(qiáng)度更強(qiáng)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(duì)稱(chēng)性加大,各波節(jié)的長(zhǎng)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(dòng)。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(yàn)式的偏離程度加大。
　　 算例驗(yàn)證和本文的風(fēng)洞實(shí)