高超声速内外流中的三维激波相互作用

发布时间：2023-05-25 01:50

　　吸气式高超声速飞行器内外流中存在多种形式的激波相互作用,这些激波相互作用通常对飞行器性能和安全性具有至关重要的影响,在飞行器研制过程中需要予以重视。针对二维激波相互作用,已有研究成果形成了相对较为完备的理论体系,为以高超声速二元进气道为典型特征的飞行器流动机理认识和工程应用提供了概念和方法支撑。但随着以内转式进气道为代表的三维曲面压缩系统逐渐成为研究热点,其流动的强三维特征及近轴对称内收缩几何约束效应等都对现有的激波相互作用认知和理论提出了新的挑战,难以采用现有的理论分析方法对其机理和性能进行准确描述和预测,同时也使得相关的控制和优化设计难度增大。因此,开展针对性的三维激波相互作用机理研究无疑有着重要的学术和应用价值。本文针对以内转式进气道为代表的高超声速内外流中的复杂激波干扰问题,力求突出重点和分解难点,从不同角度分别提出几种典型的简化模型以体现主要特征和要素,通过数值模拟、理论分析和风洞实验相结合的方法展开研究,从特征认识、机理探讨、关键影响因素分析以及规律梳理等几个方面进行了讨论。首先针对三维激波干扰特征进行了二维简化可行性分析,以垂直于激波交线切向的平面为特征分析平面,基于局部...

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
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 激波反射问题
        1.2.2 激波干扰问题
        1.2.3 轴对称内收缩流场激波反射问题
    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 流场观测手段
    2.2 数值模拟方法
        2.2.1 FLUENT求解器介绍
        2.2.2 验证算例
    2.3 本章小结
第3章 三维激波干扰理论及应用
    3.1 一般形式的三维激波干扰理论
        3.1.1 三维平面激波流场求解
        3.1.2 两道三维曲面激波的相交干扰
        3.1.3 三维激波干扰理论验证
    3.2 圆锥激波反射
        3.2.1 模型及研究方法
        3.2.2 锥角对激波反射类型的影响
        3.2.3 不同来流马赫数下圆锥激波反射
    3.3 本章小结
第4章 进气道溢流口三维激波干扰简化研究
    4.1 V形钝前缘溢流口三维流动特征
        4.1.1 模型及研究方法
        4.1.2 规则干扰构型
        4.1.3 马赫干扰构型
    4.2 不同几何参数V形钝前缘构型下游流场
        4.2.1 激波波系对比
        4.2.2 激波干扰区域流场参数对比
    4.3 斜激波入射V形钝前缘激波干扰
        4.3.1 模型和研究方法
        4.3.2 流场波系结构
    4.4 本章小结
第5章 椭圆截面内收缩流场激波相互作用
    5.1 模型及研究方法
        5.1.1 模型和实验方法
        5.1.2 数值计算方法
    5.2 截面长短轴比对激波反射的影响
        5.2.1 TypeA马赫反射
        5.2.2 TypeB规则反射
        5.2.3 Type C临界反射
        5.2.4 激波面周向不均匀性演变特征及激波反射类型转变机制
    5.3 前缘压缩角对激波反射的影响
        5.3.1 不同前缘压缩角流场波系结构
        5.3.2 前缘压缩角对反射类型转变的影响
    5.4 来流攻角对激波反射的影响
    5.5 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
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3822699