超声速/高超声速进气道不起动模式转换机制研究

发布时间：2021-03-04 06:15

　　本文利用数值仿真方法,在深入分析超声速/高超声速进气道临界不起动模式对自起动性能影响的基础上,对临界不起动模式进行了分类,并获得了其关键影响因素和转换机制,进一步还分析了内收缩段喉道相对高度和三维效应对超声速/高超声速进气道自起动性能的影响。首先,设计了7个典型速域的二维超声速/高超声速进气道,并对其加速自起动过程进行了准定常数值仿真,研究了临界不起动流场的转换过程,并分析了临界不起动模式对自起动性能的影响。结果显示:随着无粘设计自起动马赫数的增大,临界不起动流场与Kantrowitz无粘理论假设的临界不起动流场的差异逐渐变大。当临界不起动流场处于超声速模式时,自起动马赫数略大于无粘设计自起动马赫数;当临界不起动流场为中间模式时,自起动马赫数小于无粘设计自起动马赫数;进入高超声速模式后,自起动马赫数明显大于无粘设计自起动马赫数。高超声速临界不起动模式下的喉道截面特征气流参数显著偏离无粘临界不起动流场,所以Kantrowitz理论以及基于该理论发展而来的系列方法不适用于预测高超声速进气道自起动性能。然后,设计了二维简化进气道,仿真了其加速自起动过程,研究了内收缩比、唇罩内压缩角和边界层相... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各类发动机比冲随马赫数的变化规律

总结了大量文献中的试验结果，得到各类进气道在不同条件下的起动极限收缩比经验曲线，对Kantrowitz理论预测不同速域内进气道的起动极限内收缩比的精确度进行了评估。从图1.2中可以看出，由图可知，允许起动的最大面积收缩比随着马赫数的增加而增大，实验数据表明，超声速进气道的自起动极限内收缩比与Kantrowitz理论值较为接近，而Kantrowitz

的流动发生堵塞的情况下；软不起动则出现在进气道内的流动发生大规模分离的情况下，并对经典的Kantrowitz极限预测进气道再起动收缩比的精确度进行了评估。D. M. Van Wie还在文献[13]中给出了超声速/高超声速进气道不起动流场的简单对比（如图1.4）：传统超声速进气道往往在唇罩入口前有一道正激波，通过正激波后的亚声速流动进行溢流；而高超声速进气道唇罩入口处边界层高度相对于唇罩入口高度的比例较大，在唇罩入口前存在一非常大的分离区，分离区前缘诱导分离激波，通过分离激波下游的超声速流动实现溢流。相比而言，高超声速进气道的不起动流场结构更加复杂。

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽高比对侧板前掠二维高超声速进气道启动特性影响研究[J]. 刘雄,王翼,梁剑寒.  推进技术. 2015(04)
[2]二维高超声速进气道加速启动过程数值研究[J]. 刘雄,王翼,梁剑寒.  推进技术. 2015(03)
[3]攻角变化对超音速进气道再起动特性的影响[J]. 赵湘恒,夏智勋,方传波,胡建新,王德全,游进.  固体火箭技术. 2011(03)
[4]抽吸位置对高超声速进气道起动性能的影响[J]. 王卫星,袁化成,黄国平,梁德旺.  航空动力学报. 2009(04)
[5]高超声速进气道起动特性数值研究[J]. 丁海河,王发民.  宇航学报. 2007(06)
[6]抽吸对高超声速进气道起动能力的影响[J]. 袁化成,梁德旺.  推进技术. 2006(06)

博士论文
[1]高超声速进气道起动特性机理研究[D]. 李祝飞.中国科学技术大学 2013
[2]高超声速进气道启动问题研究[D]. 王翼.国防科学技术大学 2008

硕士论文
[1]二元高超声速进气道自起动特性的影响因素分析[D]. 陈卫明.南京航空航天大学 2013



本文编号：3062707