宽高比对二元高超声速进气道性能的影响研究

论文摘要

本文采用NAPA软件分别对等迎风面积和等迎风高度条件下,隔离段宽高比ARi为1.0、3.0、6.0和9.0的二元高超声速进气道在设计马赫数M6.0和非设计马赫数下的三维流场进行数值模拟,分析了不同宽高比进气道在无反压和有反压下的流动特征和性能参数变化以及不同宽高比进气道的马赫数特性,研究了宽高比对进气道性能的影响,为二元高超声速进气道设计与优化中宽高比的选取提供技术储备和参考依据。为进一步认识宽高比对隔离段性能的影响,在来流马赫数M3.2和M2.0条件下,本文还对相同进口参数条件下宽高比对隔离段性能的影响进行了研究。通过对二元高超声速进气道宽高比问题的研究发现:由于在进气道侧向上给定了足够的宽度,变宽高比对外压段上的流动特征及性能参数分布基本没有影响,但是由于宽高比对外压段上附面层厚度的影响,等迎风面积条件下进气道流量系数和外压段上总压恢复系数随宽高比增加而逐渐降低;由于侧壁影响区域占整个流动的比例不同,宽高比影响内压段和隔离段内流动特征及性能参数分布,当进气道宽高比较小时,侧壁附近的三维流动效应对进气道性能影响极大。宽高比对进气道最大承受反压下的性能存在很大影响,随宽高比增加:设计马赫数条件下,进气道最大承受反压值逐渐降低,激波串起始位置存在逐渐远离隔离段进口的趋势,出口总压恢复系数也产生很大变化。宽高比还影响最大承受反压时隔离段出口马赫数,但是对出口温升比影响不大。值得注意的是,宽高比对进气道最大承受反压下性能的影响随进口马赫数的减小而减小。本文研究还发现,隔离段宽高比较小的二元高超声速进气道在低马赫数下极易出现不起动现象。通过在相同进口参数条件下对隔离段宽高比问题的研究发现,随着宽高比增加:隔离段最大承受反压值逐渐降低;相同承受反压下激波串起始位置更加靠近隔离段进口,而最大承受反压下激波串的起始位置有远离隔离段进口的趋势;来流马赫数较高时,强反压下隔离段出口总压恢复系数逐渐降低,来流马赫数较低时,出口总压恢复系数变化不大。变宽高比还影响强反压时隔离段的出口马赫数,但是对出口温升比的影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及动态
• 1.2.1 隔离段宽高比研究
• 1.2.2 二元高超声速进气道宽高比研究现状分析
• 1.3 本文主要工作内容
• 第二章 NAPA 软件及其校核情况介绍
• 第三章 进气道等迎风面积变宽高比研究
• 3.1 物理模型
• 3.2 网格及计算条件
• 3.3 设计马赫数下宽高比对进气道性能的影响分析
• 3.3.1 无反压下宽高比影响分析
• 3.3.2 反压前传模式及流动分析
• 3.3.3 最大承受反压下宽高比影响分析
• 3.4 非设计马赫数下宽高比对进气道性能的影响分析
• 3.4.1 无反压下宽高比影响分析
• 3.4.2 反压前传模式及流动分析
• 3.4.3 最大承受反压下宽高比影响分析
• 3.5 宽高比对进气道低马赫数下起动能力的影响分析
• 3.6 小结
• 第四章 进气道等迎风高度变宽高比研究
• 4.1 物理模型
• 4.2 网格及计算条件
• 4.3 设计马赫数下宽高比对进气道性能的影响分析
• 4.3.1 无反压下宽高比影响分析
• 4.3.2 反压前传模式及流动分析
• 4.3.3 最大承受反压下宽高比影响分析
• 4.4 非设计马赫数下宽高比对进气道性能的影响分析
• 4.4.1 无反压下宽高比影响分析
• 4.4.2 反压前传模式及流动分析
• 4.4.3 最大承受反压下宽高比影响分析
• 4.5 宽高比对进气道低马赫数下起动能力的影响分析
• 4.6 小结
• 第五章 宽高比对隔离段性能的影响分析
• 5.1 隔离段等进口面积变宽高比研究
• 5.1.1 物理模型
• 5.1.2 网格及计算条件
• 5.1.3 无反压下宽高比影响分析
• 5.1.4 强反压下宽高比影响分析
• 5.2 隔离段等进口高度变宽高比研究
• 5.2.1 物理模型
• 5.2.2 网格及计算条件
• 5.2.3 无反压下宽高比影响分析
• 5.2.4 强反压下宽高比影响分析
• 5.3 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的文章