组合动力内转可调进气道研究

论文摘要

近年来,三维内转进气道越来越受到人们的重视,是具有高性能的高超声速进气道。高超声速飞行器往往需要在宽速域内工作,可调进气道必然是未来的发展趋势。本文主要研究三维可调内转进气道,主要对可以宽速域工作的单通道可调内转进气道进行优选设计。首先,本文研究了不同进口形状对内转进气道特性的影响,分别设计了具有矩形、梯形、半圆形进口形状的三种进气道,相同进口形状的进气道又分别设计为不带前体和带前体两种构型,以数值模拟为研究手段,计算全工作范围下进气道的性能参数,研究进口形状对进气道起动特性的影响以及进气道在高马赫数下的性能,最后采用扩大喉道改善进气道低马赫数下的起动能力。结果表明:半圆形进口的内转进气道具有较好的起动能力,在高马赫数下具有较高的喉道总压恢复系数。其次,本文对旋转唇口板变几何进气道进行起动特性研究,旋转唇口板可以调节进气道的进口面积,增加溢流,降低进气道的最低起动马赫数。采用两种不同的旋转位置,在低马赫数工况下,旋转不同幅度进行仿真分析,最后进行模型改进,提高进气道的参数性能。结果表明:转轴位于中间时,进气道具有良好的起动性能;转轴位于右侧时,进气道具有良好的气动性能。最后,本文研究了弧形板作为前体时进气道的设计方法,设计了凸曲面和凹曲面两种弧形板,通过数值仿真计算发现凸曲面作为内转进气道的前体比较合适,其初始压缩角大于末端压缩角,可以通过改变前体曲率系数来控制前体激波打入通道的位置,最后总结了凸曲面前体曲率系数对进气道总体性能的影响。结果表明:当前体曲率系数为2.4时,进气道的流量系数最大,在Ma=6工况下,当前体曲率系数为1.9时,进气道具有最高的喉道总压恢复系数,在Ma=5和Ma=4工况下,进气道喉道总压恢复系数随前体曲率系数的增大而增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 高超声速内转进气道研究概况
•   1.3 TBCC进气道国内外研究现状
•     1.3.1 串联型TBCC进气道
•     1.3.2 外并联型TBCC进气道
•     1.3.3 内并联型TBCC进气道
•   1.4 RBCC进气道国内外研究现状
•   1.5 本文主要研究内容
• 2 进口形状对宽速域内转进气道特性的影响
•   2.1 进气道气动型面设计
•     2.1.1 不带前体进气道气动型面设计
•     2.1.2 带前体进气道气动型面设计
•   2.2 数值模拟计算方法
•   2.3 不同进口形状进气道流场特征与性能参数分析
•     2.3.1 不带前体进气道仿真结果分析
•     2.3.2 带前体进气道仿真结果分析
•     2.3.3 进气道溢流特性分析
•   2.4 不同进口形状进气道起动特性分析
•     2.4.1 不带前体进气道起动特性分析
•     2.4.2 带前体进气道起动特性分析
•     2.4.3 带前体进气道扩大喉道分析
•   2.5 本章小结
• 3 旋转唇口板可调内转进气道起动特性研究
•   3.1 旋转唇口板可调进气道设计
•   3.2 数值模拟计算方法
•   3.3 转轴位于中间时可调进气道起动特性分析
•     3.3.1 唇口板旋转5°时进气道硬不起动与软不起动仿真分析
•     3.3.2 唇口板旋转7°和9°时进气道软不起动仿真分析
•   3.4 转轴位于右侧时可调进气道起动特性分析
•     3.4.1 唇口板旋转2.7°时进气道硬不起动与软不起动仿真分析
•     3.4.2 唇口板旋转3.8°和4.8°时进气道软不起动仿真分析
•   3.5 旋转唇口板可调进气道性能参数对比分析
•   3.6 旋转唇口板可调进气道改进设计
•     3.6.1 进气道气动型面设计
•     3.6.2 Ma=3.0 工况下进气道仿真结果分析
•     3.6.3 设计状态下进气道仿真结果分析
•   3.7 本章小结
• 4 弧形板预压缩内转进气道设计方法研究
•   4.1 弧形板预压缩内转进气道设计
•   4.2 数值模拟计算方法
•   4.3 凹曲面前体进气道流场特征与性能参数分析
•     4.3.1 进气道流场特征分析
•     4.3.2 进气道性能参数分析
•   4.4 凸曲面前体进气道流场仿真分析
•     4.4.1 高马赫数下进气道流场仿真分析
•     4.4.2 进气道起动特性分析
•   4.5 进气道性能参数随凸曲面前体曲率系数的变化分析
•   4.6 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李嘉新

导师: 陈军,孙波,段超

关键词: 高超声速,可调内转进气道,宽速域,气动设计,数值模拟,起动特性

来源: 南京理工大学

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: 南京理工大学

分类号: V211.48

DOI: 10.27241/d.cnki.gnjgu.2019.000680

总页数: 81

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