亚声速高空模拟自由射流试验装置气动布局的优化

发布时间：2017-10-21 23:27

  本文关键词：亚声速高空模拟自由射流试验装置气动布局的优化

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【摘要】：当气流以均匀的速度自喷嘴射入无限大空间时,在流场中会形成速度分布均匀的自由射流核心区。自由射流模拟高空试验正是利用了自由射流的这种特性,将进气道的进口放置在射流核心区内,来模拟真实的飞行环境下进气道进口处的流动状态。在亚声速自由射流模拟高空试验中,进气道放入射流核心区内,会对进气道前方的流场产生影响。进气道距离喷管出口过近,会对喷管产生影响;进气道至喷管距离增加时,又有偏移出射流核心区的顾虑。因而需要寻求最优的进气道与喷管距离,使自由射流试验最为接近真实的飞行环境。模拟不同飞行姿态角时,存在不同进气道与喷管的最优距离使自由射流试验最接近真实飞行环境。要综合考虑进气道与喷管距离,使进气道位置不变的情况下,都能较为接近真实飞行环境。本文采用计算流体力学的方法,确定进气道与喷管无量纲距离为0.72时,在不同姿态角下都能较为接近真实飞行环境。讨论了不同发动机流量下模拟结果与进气道至喷管距离的关系,确定流量系数为1时,自由射流试验结果最接近真实飞行环境。同时研究了进气道溢流以及次流对流场的影响,确定了合理的试验舱气动布局。
【关键词】：亚声速 高空模拟 进气道 计算流体力学
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.7
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符号表11-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 前言13-14
• 1.2 国外航空发动机高空模拟自由射流试验装置的发展14-17
• 1.2.1 英国自由射流试验舱14-15
• 1.2.2 美国航空推进系统测试设施（ASTF）C-2 自由射流试验装置15-16
• 1.2.3 前苏联 ЦИАМ 高空试验舱 ЦИ-4 及俄罗斯高空模拟试验装置16-17
• 1.2.4 其他国家高空模拟试验的发展17
• 1.3 国内航空发动机高空台的发展17
• 1.4 研究内容及方法17-19
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 研究方法18-19
• 第2章 自由射流流动特性19-24
• 2.1 自由射流概念19
• 2.2 亚声速自由射流的流动结构19-20
• 2.3 自由射流中的流线图形及工程简化20-21
• 2.4 射流边界线性扩展21
• 2.5 动量通量守恒21-22
• 2.6 喷管进出口参数确定22-23
• 2.7 小结23-24
• 第3章 数值模拟计算方法24-30
• 3.1 基本控制方程24-25
• 3.1.1 质量方程24
• 3.1.2 动量方程24-25
• 3.1.3 能量方程25
• 3.2 可压缩流动25
• 3.3 Realizable k?ε 湍流模型25-28
• 3.3.1 输运方程26-27
• 3.3.2 模拟湍流粘性系数27
• 3.3.3 模型常数27-28
• 3.4 近壁区处理28-29
• 3.5 小结29-30
• 第4章 计算真实飞行环境及自由射流试验的CFD模型30-37
• 4.1 几何模型及边界条件30-33
• 4.1.1 进气道及发动机模型30-32
• 4.1.2 真实飞行环境模型及边界条件32
• 4.1.3 自由射流试验模型及边界条件32-33
• 4.2 网格划分33-36
• 4.2.1 真实飞行环境模型网格划分33-34
• 4.2.2 自由射流试验模型网格划分34-36
• 4.3 计算模型描述36
• 4.4 小结36-37
• 第5章 进气道至喷管出口距离的优化37-57
• 5.1 真实飞行环境与自由射流试验进气道进口测量点的布置方式38-39
• 5.2 无攻角和侧滑角时进气道与喷管距离关系分析39-42
• 5.3 有攻角时进气道与喷管距离关系分析42-46
• 5.4 有侧滑角时进气道与喷管距离关系分析46-49
• 5.5 进气道与喷管最优距离的选择49-56
• 5.5.1 进气道进口总压偏差取 4.5%时的情况49-51
• 5.5.2 进气道进口总压偏差取 2.5%时的情况51-53
• 5.5.3 最优进气道至喷管出口距离的确定53-56
• 5.6 小结56-57
• 第6章 发动机进气流量对进气道与喷管距离的影响57-61
• 6.1 进气道流量系数的定义57
• 6.2 进气道流量系数对进气道与喷管距离的影响57-60
• 6.3 小结60-61
• 第7章 自由射流试验舱进气气动布局设计及舱内次流的影响61-70
• 7.1 亚声速自由射流试验舱进气气动布局设计61-63
• 7.2 亚声速自由射流试验中溢流对发动机外部流场的影响63-66
• 7.3 亚声速自由射流试验舱前端引入次流对射流核心区的影响66-69
• 7.4 小结69-70
• 结论70-73
• 参考文献73-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文76

【参考文献】

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本文编号：1075738