基于内收缩基准流场的乘波进气道设计方法研究

发布时间：2017-08-13 17:34

  本文关键词：基于内收缩基准流场的乘波进气道设计方法研究

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【摘要】：乘波进气道是一类具有乘波前体/进气道一体化设计特点且综合性能优越的高超声速进气道,由于基于内收缩流场的乘波进气道其激波与外压缩面间的流场是收缩的,因此压缩性能较基于外锥流场的乘波进气道高,该类乘波进气道拥有较好的应用前景。乘波进气道的性能与内收缩基准流场以及密切轴对称过程中的控制型线密切相关。本文开展了乘波进气道的设计方法研究并通过数值模拟分析了不同壁面马赫数分布规律的内收缩基准流场和密切轴对称过程中的控制型线对乘波进气道性能的影响。本文的内收缩基准流场采用给定壁面马赫数分布的特征线方法设计,通过保证内收缩基准流场的前缘激波位置一致,变化基准流场后部的马赫数变化梯度来分析基准流场对乘波进气道性能的影响;前缘捕获型线(Flow Capture Tube,FCT)是密切轴对称过程中的关键控制型线,它直接控制乘波进气道的前缘捕获形状,FCT型线采用指数率函数控制,在相同基准流场和压缩面截断长度的情况下,增加FCT型线的侧向下倾来分析FCT型线变化对乘波进气道性能的影响。研究结果表明降低基准流场后部的马赫数变化梯度可以降低乘波进气道的总收缩比和内收缩比,乘波进气道的压升比和阻力会随之下降,起动能力有所提高,总压恢复基本不变;增加FCT型线的侧向下倾使得乘波进气道的侧向溢流增大,会降低乘波进气道的流量捕获系数,从而导致压升比下降,喉道马赫数增加,乘波进气道的起动能力获得提升。
【关键词】：乘波进气道 内收缩基准流场 特征线 密切轴对称
【学位授予单位】：中国空气动力研究与发展中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.48
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 引言12-26
• §1.1 研究背景12-13
• §1.2 国内外高超声速进气道研究现状13-21
• §1.3 乘波进气道研究现状21-24
• §1.4 本文工作24-26
• 第二章 内收缩基准流场设计26-42
• §2.1 特征线方法26-28
• §2.2 双激波基准流场结构28-35
• §2.2.1 内点求解过程31-32
• §2.2.2 壁面点求解过程32-33
• §2.2.3 外部/内部激波点求解过程33-34
• §2.2.4 激波-特征线求解过程34-35
• §2.3 壁面参数分布可控的内收缩基准流场35-38
• §2.3.1 马赫数减速规律可控基准流场36-37
• §2.3.2 压升规律可控基准流场37-38
• §2.4 基准流场设计方法校验和数值评估38-40
• §2.5 本章小结40-42
• 第三章 基于密切轴对称方法的乘波进气道设计42-54
• §3.1 乘波进气道设计方法42-43
• §3.1.1 密切轴对称方法42
• §3.1.2 流线追踪方法42-43
• §3.2 乘波进气道构型43-45
• §3.2.1 初始基准流场方案43-44
• §3.2.2 控制型线选取44-45
• §3.2.3 乘波进气道造型方案45
• §3.3 设计方法验证与性能分析45-50
• §3.3.1 设计方法验证46-47
• §3.3.2 粘性对该进气道的影响47-48
• §3.3.3 前缘钝化对该进气道的影响48-50
• §3.4 乘波进气道非设计状态的性能分析50-53
• §3.5 本章小结53-54
• 第四章 乘波进气道性能优化研究54-72
• §4.1 基准流场对乘波进气道性能的影响54-62
• §4.1.1 基准流场方案54-56
• §4.1.2 激波控制型线方案56
• §4.1.3 乘波进气道造型方案56-57
• §4.1.4 基准流场对乘波进气道性能的影响57-62
• §4.2 激波控制型线对乘波进气道性能的影响62-70
• §4.2.1 FCT型线方案62-63
• §4.2.2 乘波进气道造型方案63-64
• §4.2.3 FCT型线对乘波进气道性能的影响64-70
• §4.3 本章小结70-72
• 第五章 结束语72-74
• 致谢74-76
• 个人简介76-78
• 参考文献78-81

【参考文献】

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本文编号：668527