V字形钝前缘激波干扰及气动热/力特性研究

发布时间：2021-04-22 23:37

　　复杂的激波干扰现象广泛存在于吸气式高超声速飞行器的内外流中,会导致内外流特征的突变和局部气动力/热载荷的大幅跃升,成为制约长时间飞行的关键因素之一。以内转式进气道为典型代表的三维进气系统,由于压缩效率高和流量捕获性能好等优势,成为极具潜力的进气方案。随着研究的深入,内转式进气道逐渐暴露出类V字形唇口所面临的严酷激波干扰问题,而基于现有的经典理论,难以有效地评估和预测这种激波干扰新现象。因此,V字形唇口处的激波干扰问题已成为飞行器设计和科学研究中极富挑战性的课题之一,亟待有针对性地开展研究,以丰富认识、揭示机理、掌握规律、指导设计。为了突出重点,本文采用V字形钝前缘模型,并结合理论分析、数值模拟和风洞实验,从激波干扰结构特征转变、热/力载荷特性、流场非定常振荡等多个方面,开展了较为系统的研究。首先在来流马赫数6条件下,通过风洞实验和数值模拟,分析了随着半径比（即V字形前缘交叉位置倒圆半径与前缘钝化半径之比）和扩张角增大时,V字形钝前缘流场的波系结构以及激波干扰类型的转变过程,获得了三种激波干扰类型（即异侧规则反射、异侧马赫反射和同侧规则反射）,揭示了异侧规则反射向异侧马赫反射以及异侧马赫... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
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
        1.2.2 激波干扰
        1.2.3 V字形钝前缘激波干扰
    1.3 本文主要工作
第2章 实验与数值方法
    2.1 实验方法
        2.1.1 KDJB330激波风洞
        2.1.2 暂冲式风洞
        2.1.3 图像处理方法
    2.2 数值模拟方法
    2.3 本章小节
第3章 V字形钝前缘激波干扰类型及其转变机制
    3.1 模型及方法
        3.1.1 模型及实验方法
        3.1.2 数值方法
        3.1.3 理论分析方法
    3.2 构型参数对激波干扰结构影响
        3.2.1 半径比R/r的影响
        3.2.2 扩张角β的影响
    3.3 激波干扰类型转变边界
        3.3.1 几何转变边界
        3.3.2 特征交点的变化
        3.3.3 激波干扰类型分布
    3.4 激波干扰转变的迟滞现象
    3.5 本章小结
第4章 V字形钝前缘激波干扰气动热特性
    4.1 方法与验证
        4.1.1 模型及数值方法
        4.1.2 典型构型测热实验
    4.2 V字形钝前缘壁面气动热
        4.2.1 半径比R/r对壁面气动热的影响
        4.2.2 扩张角β对壁面气动热的影响
    4.3 热流峰值与压力峰值关联
    4.4 本章小节
第5章 V字形钝前缘激波干扰非定常特性
    5.1 激波干扰流场振荡
        5.1.1 实验模型
        5.1.2 流场基本结构
        5.1.3 流场振荡模式
        5.1.4 激波特征点振荡特性
    5.2 V字形钝前缘壁面脉动压力
        5.2.1 实验模型
∞-6脉动压力特性">        5.2.2 Ma_∞-6脉动压力特性
∞-4脉动压力特性">        5.2.3 Ma_∞-4脉动压力特性
        5.2.4 侧滑角影响
    5.3 本章小节
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与其他科研成果



本文编号：3154661