一种腹下S弯进气道地面和低速大攻角状态下气动特性研究

论文摘要

本文利用具有吹/吸功能的进气道试验装置对一种腹下S弯进气道进行了地面工作状态和低速大攻角状态下的试验研究,得到了该类进气道在地面工作状态和低速大攻角状态下的工作特性。同时为了进一步研究内通道的流动机理,对进气道在这两种工作状态下的气动特性开展了初步的数值仿真研究。研究结果表明:1.腹下S弯进气道在地面工作状态下,随出口马赫数的增加,总压恢复系数呈下降趋势,稳态周向畸变指数、紊流度和综合畸变指数均上升。出口马赫数Mae = 0.45时,总压恢复系数为0.842,稳态周向畸变指数为0.467%,紊流度为1.554%,综合畸变指数为2.021%,能够满足发动机的使用要求。在低速大攻角状态下,进气道性能参数变化规律与地面工作状态类似,总压恢复系数和综合畸变指数均有所提高。出口马赫数Mae = 0.45时,总压恢复系数为0.881,稳态周向畸变指数为1.292%,紊流度为1.513%,综合畸变指数为2.805%,满足进发匹配的要求。2.动态试验结果分析显示:在地面抽吸状态下,进气道出口的总压功率谱密度近似白噪声,内通道没有出现脱涡分离;在低速大攻角状态下,内通道可能发生了局部分离,出口总压功率谱密度在220Hz存在局部峰值,压气机部件的设计要考虑这一频率。3.与试验结果对比发现,本文的数值方法的计算结果与试验吻合的较好,表明本文采用的数值方法是可行的。仿真结果显示,在地面工作状态和低速大攻角状态下,进气道唇罩内侧发生了开式分离,分离涡导致进气道出口的总压较低,但畸变也较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 前人的工作
• 1.3 本文的工作
• 1.4 本文的主要结果
• 第二章 试验设备、试验模型及性能监测参数
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 吸气式试验台
• 2.1.2 低速风洞
• 2.2 试验模型
• 2.3 测量系统
• 2.3.1 总压耙的设计
• 2.3.2 静压测量的设计
• 2.3.3 动压测量系统的设计
• 2.4 性能参数及数据处理
• 2.4.1 实际测量参数
• 2.4.2 性能参数与数据处理
• 第三章 地面抽吸研究结果及分析
• 3.1 稳态试验结果分析
• 3.1.1 进气道沿程静压分布
• 3.1.2 进气道出口截面总压分布
• 3.1.3 进气道性能随出口马赫数的变化
• 3.2 动态压力信号分析
• 3.2.1 功率谱密度分布
• 3.2.2 自相关系数图谱
• 3.2.3 互相关系数图谱
• 3.3 本章小结
• 第四章 低速大攻角风洞试验结果及分析
• 4.1 稳态试验结果分析
• 4.1.1 进气道沿程静压分布
• 4.1.2 进气道出口截面总压分布
• 4.1.3 进气道性能随出口马赫数的变化
• 4.2 动态压力信号分析
• 4.2.1 功率谱密度分布
• 4.2.3 自相关系数图谱
• 4.2.3 总静压互相关系数图谱
• 4.3 本章小结
• 第五章 腹下S 弯进气道数值仿真研究
• 5.1 物理模型及数值求解方法
• 5.1.1 物理模型介绍
• 5.1.2 数值方法
• 5.1.3 计算域的选取
• 5.1.4 计算软件
• 5.1.5 边界条件
• 5.1.6 计算状态
• 5.2 地面工作状态仿真计算及与试验对比结果
• 5.2.1 沿程静压曲线
• 5.2.2 出口总压图谱
• 5.2.3 进气道性能随出口马赫数的变化曲线
• 5.2.4 内通道流动特征
• 5.3 低速大攻角状态仿真计算结果及与试验对比
• 5.3.1 沿程静压曲线
• 5.3.2 出口总压图谱
• 5.3.3 进气道性能随出口马赫数的变化曲线
• 5.3.4 内通道流动特征
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 在学期间研究成果
• 参考文献
• 附录I 第三章附表及图谱
• 附录II 第四章附表及图谱
• 附录III 第五章进气道出口总压等值图谱