二元可调进气道前体设计及气动特性研究

论文摘要

本文采用数值模拟的方法对一种二元可调进气道的前体开展了气动特性研究和气动外形方案设计,主要对进气道外压缩段的一、二级压缩面的不同气动外形及其几何参数进行研究,得到几种气动外形下不同几何参数对进气道气动性能的影响规律,根据所得几何参数的影响规律,确定一组几何参数以获得几种气动外形的较优方案,并通过数值模拟得到不同进气道气动外形方案在宽速域范围内的气动特性。首先,设计得到满足设计状态的可调进气道的对称面的二维型线,根据二维型线得到其三维构型,开展竖直侧板进气道的气动特性研究,由于三维构型外压段无侧板,影响进气道附面层等因素导致进气道不起动,针对不起动原因进行研究:设计了不同的优化方案,采用扩大泄流槽、调整二级压缩面角度、改变肩部倒圆半径、肩部后移、唇口调节等方式,以解决进气道的不起动问题,最终选定肩部后移的调整方案。其次,根据上文已得到的进气道方案,在一级压缩面的展向外侧增加乘波体外形,二级压缩面不变,对乘波体外形的不同几何参数进行研究,主要参数为进气道前体的宽度比w1/w0、上表面型面控制参数前体角度θ、前缘型线控制参数n、下表面型线控制参数m、曲面曲率控制参数k,第一种气动外形方案是进气道一级压缩面为乘波体,二级压缩面为楔形,主要研究一级压缩面乘波前体外形的形状参数如宽度比w1/w0、前体角度θ、前缘型线控制参数n对进气道气动性能的影响,第二种气动外形方案是进气道一、二级压缩面以二维对称面的型线沿展向拉伸得到的压缩面为二元曲面和平面的楔形前体,对其进行阶梯切,主要研究前体宽度比w1/w0和前体下表面型线控制参数m对进气道气动性能的影响,第三种气动外形方案是进气道一级压缩面以二维对称面的型线沿展向拉伸,二级压缩面为以前体角度θ为控制参数的曲面,主要研究二级压缩曲面的控制参数θ以及下表面型线控制参数m对进气道气动性能的影响,第四种气动外形方案是基于第三种外形方案,主要研究一级压缩面的曲面控制参数k对进气道气动性能的影响。最终,得到以上不同气动外形方案下对应的前体几何参数对进气道气动性能的影响规律,根据所得影响规律,初步确定一组前体几何参数组合,使所得参数组合对应的的进气道气动外形方案具有较优的进气道整体性能,同时得到以上四种方案宽速域范围内的前体/进气道的气动特性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究概况
•     1.2.1 组合动力飞行器
•     1.2.2 前体设计研究
•     1.2.3 前体/进气道一体化研究
•   1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 进气道二维型面设计及气动特性分析
•   2.1 物理模型与计算方法
•   2.2 进气道二维气动特性
•     2.2.1 进气道的流场分析
•     2.2.2 进气道的气动性能分析
•   2.3 小结
• 第三章 进气道三维构型设计
•   3.1 物理模型与计算方法
•   3.2 计算结果分析
•     3.2.0 不同构型的沿程静压分布对比
•     3.2.1 不同构型的流场结构对比
•     3.2.2 不同进气道构型的静压对比
•     3.2.3 不同构型的附面层厚度对比
•   3.3 初始进气道构型的调节方案
•     3.3.1 扩大泄流槽面积
•     3.3.2 调节肩部倒圆半径
•     3.3.3 调节二级压缩面压缩角度
•       3.3.3.1 减小二级压缩面角度
•       3.3.3.2 增大二级压缩面角度
•     3.3.4 调节肩部与二级压缩面角度
•     3.3.5 调整肩部位置
•     3.3.6 调节唇口压缩角
•     3.3.7 不同调节方案的沿程静压对比
•     3.3.8 进气道宽速域范围的气动特性分析
•       3.3.8.1 进气道二维构型的流场分析
•       3.3.8.2 进气道二维构型的气动性能分析
•       3.3.8.3 进气道三维构型的流场分析
•   3.4 小结
• 第四章 前体/进气道气动设计及特性研究
•   4.1 乘波-楔形前体/进气道几何外形设计及气动特性研究
•     4.1.1 前体宽度比对进气道气动性能的影响
•       4.1.1.1 前体宽度比对进气道波系结构的影响
•       4.1.1.2 前体宽度比对进气道气动性能参数的影响
•     4.1.2 前体角度对进气道气动性能的影响
•       4.1.2.1 前体角度对进气道波系结构的影响
•       4.1.2.2 前体角度对进气道气动性能参数的影响
•     4.1.3 前缘型线控制参数对进气道气动性能的影响
•       4.1.3.1 前缘型线控制参数对进气道波系结构的影响
•       4.1.3.2 前缘型线控制参数对进气道气动性能参数的影响
•     4.1.4 宽速域范围内进气道的气动特性分析
•       4.1.4.1 宽速域范围内进气道流场分析
•       4.1.4.2 宽速域范围内进气道的气动性能分析
•   4.2 楔形-阶梯切前体/进气道几何外形设计及气动特性研究
•     4.2.1 前体宽度比对进气道气动性能的影响
•       4.2.1.1 前体宽度比对进气道波系结构的影响
•       4.2.1.2 前体宽度比对进气道气动性能参数的影响
•     4.2.2 宽速域范围内进气道的气动特性分析
•       4.2.2.1 进气道的流场分析
•       4.2.2.2 进气道的气动性能分析
•   4.3 楔形-曲面前体/进气道几何外形设计及气动特性研究
•     4.3.1 前体上表面控制参数对进气道气动性能的影响
•       4.3.1.1 物理模型、网格及计算方法
•       4.3.1.2 上表面控制参数对进气道波系结构的影响
•       4.3.1.3 上表面控制参数对进气道气动性能参数的影响
•     4.3.2 前体下表面控制参数对进气道气动性能的影响
•       4.3.2.1 物理模型、网格及计算方法
•       4.3.2.2 下表面型线控制参数对进气道波系结构的影响
•       4.3.2.3 下表面型面控制参数对进气道气动性能参数的影响
•     4.3.3 宽速域范围内进气道的气动特性分析
•       4.3.3.1 进气道的流场分析
•       4.3.3.2 进气道的气动性能分析
•   4.4 双曲面前体/进气道几何外形设计及气动特性研究
•     4.4.1 物理模型、网格及计算方法
•     4.4.2 前体曲面控制参数对进气道波系结构的影响
•     4.4.3 前体曲面控制参数对进气道性能参数的影响
•     4.4.4 宽速域范围内进气道的气动特性分析
•       4.4.4.1 进气道的流场分析
•       4.4.4.2 进气道气动性能分析
•   4.5 不同前体外形方案气动性能对比分析
•   4.6 小结
• 第五章 进气道前体可调机构设计及动态气动特性研究
•   5.1 前体可调机构设计
•   5.2 动态气动特性研究
•     5.2.1 网格与计算方法介绍
•     5.2.2 结果分析
•   5.3 小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 本文的主要结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高明

导师: 袁化成

关键词: 可调进气道,前体,乘波体,起动,数值模拟,流动分离

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 南京航空航天大学

分类号: V211.48

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000142

总页数: 106

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