高超声速内外流中若干典型脉动压力问题
发布时间：2022-02-22 07:35
吸气式高超声速飞行器内外流中激波和边界层之间的相互作用突出,由于空间的约束和上下游流动的耦合作用,形成多种复杂、严酷的脉动压力环境,与简单外流相比更具挑战性。为适应长时间巡航,合理的飞行器结构设计要求充分认识内外流中各类激波/边界层干扰以及激波串结构等带来的脉动压力特征,明晰其中的非定常流动机理,并发展脉动压力载荷的快速预测方法作为新型飞行器研制的重要支撑。为此,本文首先总结分析了典型激波/湍流边界层干扰中的脉动压力来源和脉动压力载荷特征,建立了有一定代表性的脉动载荷工程预测方法;然后,在激波风洞实验平台上,考察了进气道/隔离段中几种复杂干扰流场的脉动压力特性,讨论了干扰强度、几何构型以及上下游条件对流动特性的影响,分析了对脉动压力产生显著影响的振荡机制。工程预测方法以其快速、高效的优点成为脉动压力环境预测的重要手段。以典型二维和三维激波/湍流边界层干扰分离流为对象,总结分析了干扰流中由边界层湍流、分离流、激波振荡等引起的脉动压力环境。在此基础上,以时均流场为输入参数,进行流动区域划分,对各区域分别预测和组合集成,形成了干扰区内脉动压力分布的工程预测方法。这一方法较好地预测了压缩拐角、...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 内外流脉动压力环境
1.2.2 典型激波/湍流边界层干扰
1.2.3 唇口激波/肩部干扰
1.2.4 激波串振荡
1.2.5 脉动压力载荷预测方法
1.3 本文工作
第2章 实验及数值方法
2.1 实验方法
2.1.1 KDJB330激波风洞
2.1.2 数据处理
2.1.3 图像处理
2.2 数值模拟方法
2.2.1 验证算例
2.3 本章小结
第3章 激波/边界层干扰脉动压力工程预测
3.1 典型二维斜激波/边界层干扰脉动压力预测
3.1.1 分区预测策略
3.1.2 边界层、分离流湍流脉动压力预测
3.1.3 低频激波振荡脉动压力预测
3.1.4 预测流程
3.1.5 预测结果分析
3.2 典型三维激波/湍流边界层脉动压力预测
3.2.1 时均结构和脉动特性
3.2.2 三维干扰工程预测验证
3.3 内流激波/湍流边界层脉动压力预测
3.4 本章小结
第4章 通流状态下进气道脉动压力环境
4.1 高超声速压缩拐角脉动特性
4.1.1 实验模型
4.1.2 时均和脉动压力特性
4.1.3 工程预测与实验对比
4.2 二元进气道唇口激波/肩部干扰脉动特性
4.2.1 实验模型
4.2.2 肩部倒圆影响
4.2.3 唇口入射位置影响
4.3 本章小结
第5章 反压作用下进气道隔离段激波串振荡特性
5.1 激波串受迫振荡脉动压力工程预测
5.2 反压作用下带抽吸进气道隔离段激波串实验研究
5.2.1 实验模型
5.2.2 无反压流场和背景波系
5.2.3 低反压大幅度振荡
5.2.4 高反压小幅度振荡
5.2.5 不起动喘振
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
附录A 工程预测程序界面
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外高超声速巡航导弹的发展情况综述[J]. 叶喜发,张欧亚,李新其,代海峰. 飞航导弹. 2019(02)
[2]美俄高超声速飞行器发展近况[J]. 范月华,高振勋,蒋崇文. 飞航导弹. 2018(11)
[3]高超声速进气道/隔离段内流特性研究进展[J]. 黄河峡,谭慧俊,庄逸,盛发家,孙姝. 推进技术. 2018(10)
[4]弯曲扩张段内激波串自激振荡特性[J]. 汪昆,谢旅荣,刘雨. 推进技术. 2018(09)
[5]高超声速飞行器关键技术发展分析[J]. 赵鹏飞,董长虹. 飞航导弹. 2017(10)
[6]一种改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验预测公式[J]. 赵瑞,荣吉利,任方,李跃军,袁武. 宇航学报. 2016(10)
[7]带凹腔钝头体第IV类激波干扰特性研究[J]. 肖丰收,李祝飞,朱雨建,杨基明. 推进技术. 2016(01)
[8]隔离段激波串流场特征的试验研究进展[J]. 易仕和,陈植. 物理学报. 2015(19)
[9]高超声速进气道不起动问题的研究进展[J]. 谭慧俊,卜焕先,张启帆,饶彩燕. 南京航空航天大学学报. 2014(04)
[10]Ma5斜激波串动态特性实验研究[J]. 田旭昂,王成鹏,程克明. 推进技术. 2014(08)
博士论文
[1]具有激波、分离和湍流的可压缩复杂流动数值研究[D]. 王德鑫.中国科学技术大学 2018
[2]高超声速进气道起动特性机理研究[D]. 李祝飞.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]斜激波串非定常流动特性研究[D]. 倪诗旸.南京航空航天大学 2016
[2]再入体表面脉动压力环境的分析与预测[D]. 张志成.国防科学技术大学 2002
本文编号：3638993
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 内外流脉动压力环境
1.2.2 典型激波/湍流边界层干扰
1.2.3 唇口激波/肩部干扰
1.2.4 激波串振荡
1.2.5 脉动压力载荷预测方法
1.3 本文工作
第2章 实验及数值方法
2.1 实验方法
2.1.1 KDJB330激波风洞
2.1.2 数据处理
2.1.3 图像处理
2.2 数值模拟方法
2.2.1 验证算例
2.3 本章小结
第3章 激波/边界层干扰脉动压力工程预测
3.1 典型二维斜激波/边界层干扰脉动压力预测
3.1.1 分区预测策略
3.1.2 边界层、分离流湍流脉动压力预测
3.1.3 低频激波振荡脉动压力预测
3.1.4 预测流程
3.1.5 预测结果分析
3.2 典型三维激波/湍流边界层脉动压力预测
3.2.1 时均结构和脉动特性
3.2.2 三维干扰工程预测验证
3.3 内流激波/湍流边界层脉动压力预测
3.4 本章小结
第4章 通流状态下进气道脉动压力环境
4.1 高超声速压缩拐角脉动特性
4.1.1 实验模型
4.1.2 时均和脉动压力特性
4.1.3 工程预测与实验对比
4.2 二元进气道唇口激波/肩部干扰脉动特性
4.2.1 实验模型
4.2.2 肩部倒圆影响
4.2.3 唇口入射位置影响
4.3 本章小结
第5章 反压作用下进气道隔离段激波串振荡特性
5.1 激波串受迫振荡脉动压力工程预测
5.2 反压作用下带抽吸进气道隔离段激波串实验研究
5.2.1 实验模型
5.2.2 无反压流场和背景波系
5.2.3 低反压大幅度振荡
5.2.4 高反压小幅度振荡
5.2.5 不起动喘振
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
附录A 工程预测程序界面
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外高超声速巡航导弹的发展情况综述[J]. 叶喜发,张欧亚,李新其,代海峰. 飞航导弹. 2019(02)
[2]美俄高超声速飞行器发展近况[J]. 范月华,高振勋,蒋崇文. 飞航导弹. 2018(11)
[3]高超声速进气道/隔离段内流特性研究进展[J]. 黄河峡,谭慧俊,庄逸,盛发家,孙姝. 推进技术. 2018(10)
[4]弯曲扩张段内激波串自激振荡特性[J]. 汪昆,谢旅荣,刘雨. 推进技术. 2018(09)
[5]高超声速飞行器关键技术发展分析[J]. 赵鹏飞,董长虹. 飞航导弹. 2017(10)
[6]一种改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验预测公式[J]. 赵瑞,荣吉利,任方,李跃军,袁武. 宇航学报. 2016(10)
[7]带凹腔钝头体第IV类激波干扰特性研究[J]. 肖丰收,李祝飞,朱雨建,杨基明. 推进技术. 2016(01)
[8]隔离段激波串流场特征的试验研究进展[J]. 易仕和,陈植. 物理学报. 2015(19)
[9]高超声速进气道不起动问题的研究进展[J]. 谭慧俊,卜焕先,张启帆,饶彩燕. 南京航空航天大学学报. 2014(04)
[10]Ma5斜激波串动态特性实验研究[J]. 田旭昂,王成鹏,程克明. 推进技术. 2014(08)
博士论文
[1]具有激波、分离和湍流的可压缩复杂流动数值研究[D]. 王德鑫.中国科学技术大学 2018
[2]高超声速进气道起动特性机理研究[D]. 李祝飞.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]斜激波串非定常流动特性研究[D]. 倪诗旸.南京航空航天大学 2016
[2]再入体表面脉动压力环境的分析与预测[D]. 张志成.国防科学技术大学 2002
本文编号：3638993
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