Ramjet二元变几何进气道调节规律及工作过程研究

发布时间：2022-07-08 16:23

　　为保证某些宽马赫数工作要求的冲压发动机在工作范围内正常高效工作,要求进气道在低马赫数下内收缩比小、易起动,高马赫数下内收缩比大、总压恢复系数高,这对进气道设计提出了较高的要求。本文通过程序设计、数值仿真分析了不同宽马赫数工作下的变几何进气道,并计算和分析了采用变几何进气道的冲压发动机工作特性。首先编制了进气道0维性能计算程序,经过粘性修正后与数值仿真结果对比证实其在计算进气道流量系数及总压恢复系数、喉道马赫数等性能参数时有一定的精度,可以用来对后续变几何设计方案进行快速性能验证。随后针对一个来流马赫数为2.5~4.5的二元三波系超声速进气道提出了调节第二级压缩面楔角来保持在整个工作马赫数范围内第二道斜激波封口的变几何方案。并对其气动性能展开了仿真研究。与定几何方案对比表明:采用变几何方案可以大幅提高进气道在高马赫数时的性能;随着来流马赫数的升高,增大进气道压缩面楔角和内收缩比,可以降低进气道的喉道马赫数并使进气道临界总压恢复系数得到提高;来流马赫数为4.5时变几何进气道的临界总压恢复系数比定几何进气道提高近一倍。针对一种来流马赫数为2.0~4.0的三波系二元超声速进气道,研究了三种不同... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 变几何进气道的作用:
        1.1.2 变几何进气道分类
    1.2 国外内研究现状
        1.2.1 变几何进气道研究现状
        1.2.2 亚燃冲压发动机性能计算程序研究现状
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 数值模拟计算方法
    2.1 基本控制方程
    2.2 湍流模型
    2.3 组分输运及反应流模型
        2.3.1 组分输运模型
        2.3.2 反应流模型
        2.3.3 反应机理
    2.4 离散相模型
        2.4.1 油珠运动方程：
        2.4.2 随机轨道模型
        2.4.3 液滴加热与蒸发模型
    2.5 小结
第三章 二元变几何进气道调节方案研究
    3.1 引言
    3.2 0 维进气道性能计算程序
        3.2.1 进气道流场结构分析
        3.2.2 进气道外压缩段计算
        3.2.3 进气道内收缩段计算
        3.2.4 进气道压缩段壁面粘性损失修正
        3.2.5 进气道扩张段性能计算
    3.3 激波封口的变几何方案进气道设计及分析
        3.3.1 数值仿真方法及校验
        3.3.2 设计状态激波封口的定几何进气道设计及流场分析
        3.3.3 0 维性能计算程序验证
        3.3.4 设计状态激波封口的变几何进气道设计
        3.3.5 变几何进气道流场分析
        3.3.6 定/变几何进气道性能对比
    3.4 外压缩面调节的变几何进气道设计及分析
        3.4.1 非传统激波封口的二元超声速定几何进气道设计
        3.4.2 变几何进气道型面设计及调节规律
        3.4.3 数值仿真方法及校验
        3.4.4 定几何进气道流场分析
        3.4.5 Plan B变几何进气道流场分析
        3.4.6 Plan C变几何进气道流场分析
        3.4.7 Plan D变几何进气道流场分析
        3.4.8 定/变几何进气道性能对比分析
    3.5 小结
第四章 带变几何进气道的冲压发动机性能分析
    4.1 引言
    4.2 冲压发动机总体性能估算模型
        4.2.1 燃烧室性能计算模型
        4.2.2 喷管性能计算模型
        4.2.3 发动机总体性能计算模型
        4.2.4 发动机性能计算流程
    4.3 设计状态激波封口的变几何进气道冲压发动机全流场仿真
        4.3.1 冲压发动机燃烧室及喷管型面设计
        4.3.2 数值仿真方法
        4.3.3 定几何进气道冲压发动机全流场模拟结果及分析
        4.3.4 冲压发动机整体性能估算模型验证
        4.3.5 变几何进气道冲压发动机全流场模拟结果及对比分析
    4.4 带外压缩面调节的变几何进气道冲压发动机全流场仿真
        4.4.1 非典型定几何进气道冲压发动机全流场模拟结果及分析
        4.4.2 三种变几何进气道冲压发动机流场模拟
        4.4.3 带定/变几何进气道的冲压发动机性能对比分析
    4.5 喷管协同调节的变几何方案
        4.5.1 气流完全膨胀的喷管调节规律
        4.5.2 喷管调节后的冲压发动机流场仿真
    4.6 小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]高马赫数变几何进气道发展现状[J]. 唐晗,高振勋.  飞航导弹. 2016(11)
[2]马赫数2.5～7.0的二元变几何进气道设计[J]. 李永洲,刘晓伟,张蒙正,南向军.  火箭推进. 2015(05)
[3]多点集中力下高超进气道弹性变几何研究[J]. 杨顺凯,张堃元,王磊,李永洲.  航空动力学报. 2015(10)
[4]非传统激波封口设计在高超声速进气道中应用可行性研究[J]. 黄思源.  推进技术. 2015(07)
[5]超声速几何可调二元进气道设计优化算法研究[J]. 徐雪平,王爱峰.  科学技术与工程. 2014(19)
[6]超燃冲压发动机总体化性能分析[J]. 张旭,王利,林言中,徐旭.  推进技术. 2014(02)
[7]超燃进气道激波/湍流边界层干扰[J]. 潘宏禄,李俊红,沈清.  推进技术. 2013(09)
[8]一级锥可调变几何轴对称进气道初步研究[J]. 苗海丰,谢旅荣,郭荣伟.  航空动力学报. 2013(08)
[9]双模态超燃燃烧室性能准一维计算方法[J]. 姜军,初敏,徐旭.  推进技术. 2013(06)
[10]内收缩比可控的二元高超声速变几何进气道研究[J]. 袁化成,滕健,郭荣伟.  航空动力学报. 2012(11)

硕士论文
[1]面向控制的超燃冲压发动机一维建模研究[D]. 曹瑞峰.哈尔滨工业大学 2011
[2]冲压发动机凹腔燃烧室试验研究与数值模拟[D]. 席文雄.国防科学技术大学 2008



本文编号：3657354