斜激波串非定常流动特性研究

发布时间：2017-09-08 11:23

  本文关键词：斜激波串非定常流动特性研究

  更多相关文章： 超声速流动 激波 斜激波串 Ma5 非定常流 数值模拟 分离区合并

【摘要】：超声速气流的减速增压往往伴随着激波的出现,而强度足够大的斜激波和壁面附近的附面层的相互干扰使得附面层形态发生变化,产生分离和再附,形成异常复杂的多重激波附面层干扰结构,又称斜激波串结构。超声速下斜激波串的动态特性研究对飞行器结构设计和气动性能具有重要的意义。本文在Ma5来流下对斜激波串动态特性进行了试验研究,测量手段包括时序纹影采集和同步的瞬态压力测量,并对试验结果进行了理论分析,同时对典型工况流场进行了数值模拟。本次试验结果继续充实了课题组前期的Ma1.5~3来流工况下激波串试验数据库,包括斜激波串在不同位置、不同移动速度下的轴向压力分布和时序纹影图片。试验结果表明,斜激波串并不是呈现一个单调前移的规律,而是在整个前移趋势的背景下,始终伴随着以某个当地位置为平衡点的沿流向的前后移动,即斜激波串结构自身“振荡着向上游移动”。未受到斜激波串前缘激波影响的来流流场流动结构影响了斜激波串的向上游移动的规律,在来流流场中局部存在激波、壁面附面层和分离流干扰结构的区域,斜激波串前缘激波会“瞬间扫过”这一区域,激波观察、壁面瞬态压力分布提供了这一现象的支持数据。非定常流场数值模拟结果初步给出了“瞬间扫过”过程的流动图画,表明斜激波串在急剧前移的过程中伴随着分离区合并的现象,这一现象或许会对上述试验结果负责,课题组正在对这一现象继续研究。本文的简化理论模型在流场中不存在大范围流动分离的情况下可以用来定性的分析流场中激波动力学试验结果。
【关键词】：超声速流动 激波 斜激波串 Ma5 非定常流 数值模拟 分离区合并
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 激波串和“斜激波串”12-14
• 1.3 激波串的非定常特性14-20
• 1.4 本文的研究目标和主要内容20-21
• 第二章 斜激波串风洞试验研究21-36
• 2.1 试验模型介绍21
• 2.2 试验风洞介绍21-24
• 2.3 测试设备介绍24-26
• 2.3.1 压强动态采集系统24-25
• 2.3.2 高速纹影采集系统25
• 2.3.3 尾部斜板驱动系统25-26
• 2.3.4 试验过程控制系统26
• 2.4 试验数据处理及分析26-35
• 2.4.1 传感器压强信号处理26-27
• 2.4.2 激波串未形成时流场分析27-29
• 2.4.3 激波串前移特性分析29-33
• 2.4.4 激波串动态频谱特性分析33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 激波串移动速度分析及对比36-50
• 3.1 正激波前后的参数关系推导36-37
• 3.2 激波运动速度与背压变化率关系的推导37-42
• 3.3 理论与实验对比42-49
• 3.3.1 速度与背压变化率间的系数K43-44
• 3.3.2 确定常数系数C的值:44-47
• 3.3.3 各测点的速度47-49
• 3.4 误差产生原因分析49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 斜激波串非定常流动数值模拟50-65
• 4.1 算例介绍50-54
• 4.1.1 数值计算方法及离散50-52
• 4.1.2 边界条件设置52
• 4.1.3 流动介质特性52-53
• 4.1.4 算例几何模型53
• 4.1.5 网格生成53-54
• 4.2 算例分析54-64
• 4.2.1 算例1中T9的压强信号历程55
• 4.2.2 算例1斜激波串移动特性分析55-58
• 4.2.3 斜激波串移动速度与背压变化率的关系58-59
• 4.2.4 分离区合并现象的产生与分析59-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第五章 论文总结65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

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本文编号：813735