超声速进气道扩张段内伪激波特性及初步性能预测研究

发布时间：2017-07-19 20:01

  本文关键词：超声速进气道扩张段内伪激波特性及初步性能预测研究

  更多相关文章： 超声速进气道扩张段 伪激波 激波/边界层干扰 扩张段长度 扩张比 中心线偏距 DOE

【摘要】：伪激波的流场结构和气动特性对超声速进气道扩张段的气动性能和出口流场品质具有重要影响。本文利用数值仿真方法系统地研究了不同反压、不同几何构型以及不同入口来流参数下超声速进气道扩张段内的伪激波特性,并对超声速进气道真实入流条件下扩张段内的伪激波气动性能进行了初步预测。首先,对扩张段出口压力增加过程的流场进行了定常及非定常仿真,得到了扩张段内伪激波的反压特性。结果表明:背景激波反射点处的激波/边界层干扰与伪激波前缘局部流场相互作用会造成伪激波在此处出现局部高频振荡现象,这种非线性变化现象会影响进气道与发动机的匹配控制规律。然后,设计了不同几何设计参数的一系列扩张段气动型面,利用数值仿真研究了扩张段长度、扩张比和中心线偏距等几何设计参数以及入口质量平均马赫数对扩张段内伪激波特性的影响规律。结果显示:在研究范围内,扩张段长度和扩张比对扩张段内伪激波性能影响较大,偏距影响很小;来流马赫数越高,扩张段内伪激波中的激波串长度越长,并且临界状态下伪激波起始位置越靠下游。本文还根据仿真数据给出了表征最佳扩张比的简单线性拟合公式。最后,利用质量平均模型和DOE全因子实验设计方法对超声速进气道真实入流条件下扩张段内的伪激波气动性能开展了初步预测。通过对比分析表明,质量平均模型无法适用于长度不足以包含激波串且存在扩张比的扩张段内的伪激波性能参数预测;DOE全因子实验设计方法则能够获得相对满意的预测精度,总体上能够满足超声速进气道工程设计领域快速估算的精度需求。
【关键词】：超声速进气道扩张段 伪激波 激波/边界层干扰 扩张段长度 扩张比 中心线偏距 DOE
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.48
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 研究背景及意义14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 伪激波基本流动结构15-17
• 1.2.2 伪激波特性的影响因素17-19
• 1.2.3 相关理论及模型19-20
• 1.3 本文的主要研究工作20-22
• 第二章 扩张段内伪激波的反压特性22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 超声速进气道设计22-23
• 2.2.1 超声速进气道压缩段设计22
• 2.2.2 超声速进气道扩张段设计22-23
• 2.3 数值仿真方法及计算网格23-27
• 2.3.1 数值方法24
• 2.3.1.1 控制方程24
• 2.3.1.2 湍流模型24
• 2.3.2 计算域和边界条件24-25
• 2.3.3 数值仿真方法算例验证25-27
• 2.4 伪激波反压特性的定常与非定常仿真27-37
• 2.4.1 伪激波反压特性的定常仿真27-30
• 2.4.2 伪激波反压特性的非定常仿真30-37
• 2.5 小结37-38
• 第三章 扩张段型面参数对扩张段出口性能的影响38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 扩张段型面参数研究范围38
• 3.3 不同扩张段型面参数扩张段出口性能影响分析38-53
• 3.3.1 扩张段内基本流场结构38-40
• 3.3.2 扩张段长度对扩张段出口性能的影响40-43
• 3.3.3 扩张段扩张比对扩张段出口性能的影响43-49
• 3.3.4 扩张段偏距对扩张段出口性能的影响49-51
• 3.3.5 不同来流马赫数对扩张段出口性能的影响51-53
• 3.4 小结53-55
• 第四章 扩张段内伪激波特性的初步预测研究55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 基于质量平均模型的扩张段伪激波特性预测55-59
• 4.3 基于DOE全因子实验设计的扩张段伪激波特性预测59-67
• 4.3.1 DOE全因子实验设计方法介绍59-60
• 4.3.2 研究变量及范围60-61
• 4.3.3 DOE全因子实验设计过程61-65
• 4.3.4 预测结果误差分析65-67
• 4.4 小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 主要结论68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74-75
• 附录一 zone-2~24的各性能参数预测方程75-87
• 附录二 zone-2~24的各校核状态点预测误差水平87-92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王国辉,李进贤,蔡体敏;二元混压超声速进气道三维流动数值分析[J];推进技术;2001年02期

2 李高春,袁书生;混压式超声速进气道流场数值模拟[J];航空计算技术;2002年04期

3 陈兵;徐旭;蔡国飙;;超声速进气道可压及不可压流动数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2006年01期

4 常军涛;鲍文;于达仁;曲亮;;一维超声速进气道运动激波的动态仿真[J];导弹与航天运载技术;2007年04期

5 王平;段炼;马洪安;;外压式超声速进气道流场的数值模拟[J];飞机设计;2009年05期

6 李世珍;唐硕;;二维超声速进气道数值仿真研究[J];计算机仿真;2010年12期

7 卢燕,樊思齐;超声速进气道内特性数值模拟及性能分析[J];飞机设计;2003年03期

8 李季颖;袁书生;戢治洪;关英勇;;扰动对超声速进气道起动状态影响的数值模拟[J];海军航空工程学院学报;2006年02期

9 戎宜生;陈伟芳;杨宇斌;刘伟强;;超声速进气道结构参数优化设计研究[J];力学季刊;2010年03期

10 郭应钧;超声速进气道流场和边界层计算[J];空气动力学学报;1990年01期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 张龙冬;张X元;南向军;;无侧滑二元超声速进气道侧板遮挡度对其性能影响研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 关祥东;孟宇鹏;朱守梅;;一种基于流管收缩比初步评价超声速进气道性能的方法[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 关祥东;孟宇鹏;朱守梅;;脉冲爆震发动机用超声速进气道非定常流场初步研究[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集（上册）[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 陈义;超声速进气道起动特性研究[D];航天动力技术研究院;2016年

2 马广甫;超声速进气道扩张段内伪激波特性及初步性能预测研究[D];南京航空航天大学;2016年

3 卢贤锋;超声速进气道内外流场计算与数学模型研究[D];西北工业大学;2003年

4 方传波;基于主动射流的超声速进气道起动特性数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2009年

5 董家峰;弹用二元混压超声速进气道设计与试验研究[D];西北工业大学;2007年

6 张龙冬;侧板对二元超声速进气道性能影响研究[D];南京航空航天大学;2009年

7 刘晓伟;弹用超声速进气道设计、数值模拟和流动控制研究[D];西北工业大学;2007年

，

本文编号：564565