直升机红外抑制器引射喷管构型和壁面冷却研究

发布时间：2023-02-10 09:08

　　直升机发动机排气系统的热部件和排气尾焰是红外探测和制导的主要跟踪目标,使用红外抑制器是减少红外辐射的一个有效方法。波瓣引射式排气喷管红外抑制器是一种先进的结构,其利用发动机排气动能抽吸环境中冷气与热喷流掺混进行冷却,主要对抗3⁵μm波段的红外探测。为进一步提升其性能,本文开展了波瓣构型对短突扩波瓣引射混合能力的影响及通气猫耳对混合管壁面冷却的影响的研究。本文主要包括以下研究内容:首先,开展了对于红外抑制器缩比模型的壁面冷却实验研究,分析了冷却气流不同质量流量及不同猫耳进气宽高比对壁面冷却的影响。结果表明,随着冷却气流质量流量的增加,在3种猫耳进气宽高比下混合管温度均降低。沿流向,温度随着宽高比的增加逐渐升高,宽高比为2时温度最低;沿展向,温度随着宽高比的增加逐渐降低,宽高比为2时温度最高。这是因为,随着猫耳进气宽高比的增加,冷却气流进入混合管时入射角降低,气膜向主流的穿透增强,气膜贴壁效果减弱,不利于冷却气流沿流向的铺展,有利于冷却气流在猫耳宽度方向的铺展。其次,针对短突扩波瓣混合器的流动进行了数值研究,获得了流动分离与波瓣扩张角的关系,以及波瓣尾缘斜切对其引射效...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 红外抑制器的应用
        1.2.2 波瓣喷管引射掺混特性研究
        1.2.3 红外辐射特性研究
    1.3 本文研究内容
第二章 数值计算方法和实验验证
    2.1 控制方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 标准k-ε湍流模型
        2.2.2 RNG k-ε湍流模型
        2.2.3 Realizable k-ε湍流模型
        2.2.4 SST k-ω湍流模型
    2.3 红外辐射计算方法
    2.4 特征参数
    2.5 湍流模型的可靠性验证
    2.6 红外抑制器壁面冷却实验研究
        2.6.1 混合管冷却实验系统
        2.6.2 实验段
        2.6.3 实验设备
        2.6.4 实验结果及分析
    2.7 本章小结
第三章 波瓣引射喷管数值模拟
    3.1 物理和计算模型
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 计算方法
    3.2 湍流模型的选择及波瓣混合器流场特征
        3.2.1 湍流模型的选择
        3.2.2 波瓣喷管流场特征
    3.3 斜切波瓣的流场特性
    3.4 本章小结
第四章 直升机红外抑制器壁面冷却研究
    4.1 物理和计算模型
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 计算方法
    4.2 单排通气猫耳壁面冷却研究
        4.2.1 冷却气流质量流量对壁面冷却的影响
        4.2.2 通气猫耳结构对壁面冷却的影响
        4.2.3 遮挡罩间距对壁面冷却的影响
    4.3 多排通气猫耳壁面冷却研究
        4.3.1 冷却质量流量对壁面冷却的影响
        4.3.2 猫耳排布方式对壁面冷却的影响
        4.3.3 猫耳高度对壁面冷却的影响
        4.3.4 猫耳进气宽高比对壁面冷却的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究结论
        5.1.1 喷管缩比模型混合管壁面冷却实验研究
        5.1.2 波瓣引射构型性数值模拟
        5.1.3 单排通气猫耳壁面冷却研究
        5.1.4 多排通气猫耳壁面冷却研究
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
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本文编号：3739413