M3-4亞燃沖壓變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣道設(shè)計技術(shù)研究.pdf

1、近幾年三維內(nèi)收縮式進(jìn)氣道由于其獨特的優(yōu)勢而逐漸越來越引起人們的關(guān)注。南京航空航天大學(xué)內(nèi)流研究中心在國際上首次提出了一種新型的三維內(nèi)收縮式進(jìn)氣道概念:內(nèi)乘波式進(jìn)氣道。通過前期的數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗的研究結(jié)果表明，與常規(guī)的進(jìn)氣道相比，內(nèi)乘波式進(jìn)氣道具有較高的綜合性能。本文在課題組前期研究共做的基礎(chǔ)上，通過改變ICFC基本流場等熵壓縮段的Busemann型線，設(shè)計出流場長度短，內(nèi)壓縮比例也小的新型基本流場，并基于此基本流場采用變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣

2、道設(shè)計技術(shù)得到了進(jìn)氣道三維造型，經(jīng)過數(shù)值模擬與優(yōu)化得到了最優(yōu)造型。全文研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　(1)采用變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣道設(shè)計方法，選定合適的進(jìn)出口形狀，根據(jù)改變出口馬赫數(shù)得到的15個ICFC基本流場，得到了進(jìn)氣道三維造型，并對該造型進(jìn)行了全粘性NS方程數(shù)值求解。結(jié)果表明該進(jìn)氣道在M3.0起動，且設(shè)計馬赫數(shù)下流量系數(shù)達(dá)到0.992，起動馬赫數(shù)下流量系數(shù)為0.960。
　　(2)ICFC基本流場雖然具備較好的綜合

3、性能，但還是有改進(jìn)的空間，改進(jìn)方法就是保持ICFA段型線不變，將Busemann型線往下偏置，保證入射激波不彎曲且激波后無馬赫盤現(xiàn)象。采用改進(jìn)后的基本流場，利用變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣道設(shè)計技術(shù)，得到了變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣道有粘造型。通過對比三種不同進(jìn)口形狀的進(jìn)氣道三維造型，發(fā)現(xiàn)三種方案對于進(jìn)氣道性能的影響不大，它們能實現(xiàn)在設(shè)計馬赫數(shù)下基本全流量捕獲來流，且在低馬赫數(shù)(M3.2)下流量捕獲系數(shù)依然保持0.98以上。
　　(3)通過人為調(diào)整

4、變截面內(nèi)乘波式進(jìn)氣道三維造型進(jìn)一步增大了進(jìn)氣道外壓比例，設(shè)計了起動馬赫數(shù)為3.0的進(jìn)氣道三維造型，并對其進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明該造型在兼顧起動性能和總壓恢復(fù)具有更好的綜合性能。在設(shè)計馬赫數(shù)下(M3.5)，進(jìn)氣道流量系數(shù)達(dá)到0.983，總壓恢復(fù)系數(shù)達(dá)到0.495，可抗28倍來流靜壓;起動馬赫數(shù)下(M3.0)，進(jìn)氣道流量系數(shù)為0.938，總壓恢復(fù)系數(shù)為0.682.
　　(4)在第五章進(jìn)氣道造型的基礎(chǔ)上通過減小喉道截面面積得到了M