高超声速进气道试验研究与数值模拟

论文摘要

本文采用试验研究和数值模拟结合的方法对高超声速进气道进行了研究。在高超声速风洞中针对二维和三维进气道启动性能开展了试验,通过壁面压力测量、纹影、油流等手段对进气道启动和不启动流场结构进行了研究。试验发现启动进气道流场波系清晰,不启动流场在顶板边界层存在大范围分离区。三维进气道流场结构复杂,呈现出明显的三维特征。试验结果表明内收缩比、第一级唇口角度、总收缩比、唇口前缘钝度等因素对进气道启动性能有很大影响。合理的几何参数选择有利于进气道启动。此外,利用混合网格对二维进气道粘性流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据比较符合,证明本文的混合网格计算程序用于进气道流场数值模拟是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 高超声速进气道的应用背景和意义
• 1.2 国内外高超声速进气道研究概况
• 1.2.1 超燃研究概况
• 1.2.2 进气道研究概况
• 1.3 进气道研究手段和方法
• 1.4 本文的工作
• 第二章 高超声速二维进气道试验研究
• 2.1 进气道启动问题
• 2.2 试验设备及模型
• 2.3 试验结果分析
• 2.3.1 内收缩比对进气道启动的影响
• 2.3.2 第一级唇口角度对进气道启动性能影响
• 2.3.3 唇口钝前缘对进气道启动性能的影响
• 2.4 风洞启动过程对进气道启动的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 高超声速三维进气道试验研究
• 3.1 三维进气道设计思想概述
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 第一级唇口角对进气道A 启动性能的影响
• 3.2.2 内收缩比对进气道A 启动性能的影响
• 3.2.3 总收缩比对进气道A 启动性能的影响
• 3.2.4 第一级唇口角对进气道B 启动性能的影响
• 3.2.5 唇口后掠对进气道B 启动性能的影响
• 3.2.6 边界层厚度对进气道B 启动性能的影响
• 3.3 三维进气道流场结构
• 3.4 本章小结
• 第四章 混合网格在数值模拟中的应用
• 4.1 结构/非结构混合网格概述
• 4.2 控制方程
• 4.3 离散格式
• 4.4 湍流模型
• 4.4.1 湍流模型概述
• 4.4.2 SST 两方程湍流模型
• 4.5 定解条件
• 4.5.1 初始条件
• 4.5.2 边界条件
• 4.6 混合网格的实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 高超声速二维进气道数值模拟
• 5.1 算例验证
• 5.2 二维进气道流场数值模拟
• 5.2.1 进气道启动流场数值模拟
• 5.2.2 进气道不启动流场数值模拟
• 5.3 二维进气道性能计算
• 5.3.1 马赫数对进气道性能的影响
• 5.3.2 攻角对进气道性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考目录
• 作者在学期间发表论文情况