矩形隔離段流動(dòng)特性及控制規(guī)律研究.pdf

1、本文以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段為研究對(duì)象，采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)非對(duì)稱來流條件下矩形截面隔離段的流動(dòng)特性及控制規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　 以非對(duì)稱來流大寬高比隔離段直連實(shí)驗(yàn)為主，輔以相應(yīng)的三維數(shù)值模擬，開展了大寬高比隔離段流動(dòng)特性研究。發(fā)現(xiàn)非對(duì)稱來流條件下大寬高比隔離段流動(dòng)特性，如激波串結(jié)構(gòu)、耐反壓能力、壁面升壓規(guī)律等與小寬高比隔離段流動(dòng)存在顯著差異。AR≥3.5時(shí)，將隔離段當(dāng)量直徑替代經(jīng)典的Waltrup公式中的隔離段

2、高度，能獲取更佳的準(zhǔn)確計(jì)算大寬高比隔離段內(nèi)激波串長(zhǎng)度公式。設(shè)計(jì)大寬高比隔離段時(shí)不能簡(jiǎn)單直接應(yīng)用小寬高比隔離段的研究成果。
　　 采用隔離段直連實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法發(fā)展了幾種能有效提高隔離段耐反壓能力和縮短其長(zhǎng)度的流動(dòng)控制措施。所研究的斜楔(平直、前掠和后掠斜楔)、狹縫抽吸和自循環(huán)引流裝置均能有效地改善隔離段性能。特別是后掠斜楔，風(fēng)洞試驗(yàn)表明它能提高隔離段抗反壓能力9.89％，縮短隔離段長(zhǎng)度達(dá)到15％，提高總壓恢復(fù)系數(shù)2.3％。研究

3、表明后掠斜楔優(yōu)于其他斜楔的關(guān)鍵點(diǎn)在于后掠斜楔的斜面與側(cè)壁面存在較大壓差，在側(cè)壁面拉出的流向旋渦在下游的卷吸作用增大了低能流的動(dòng)能，從而提高了隔離段抗反壓能力。而抽吸狹縫是利用它與分離流的壓差吸除狹縫附近的低能流，減弱了激波和附面層的相互作用，使得激波串壓縮能力增加，與無抽吸作用相比，更能穩(wěn)定激波串在抽吸狹縫附近。與附面層抽吸不同，自循環(huán)引流措施無需外加能量并且不會(huì)造成流量損耗。它利用自身旁路與隔離段出口的巨大壓差來“抽吸”大寬高比隔離段

4、尾部分離流以減輕隔離段的分離情況，以此來縮短激波串長(zhǎng)度。斜楔、抽吸狹縫和自循環(huán)引流旁路的位置以及幾何參數(shù)對(duì)激波串長(zhǎng)度的影響甚大，為使得隔離段性能更好，應(yīng)當(dāng)合理選取它們的位置和幾何參數(shù)。
　　 通過機(jī)械裝置周期性地節(jié)流模擬下游脈動(dòng)的反壓并采用動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量技術(shù)和統(tǒng)計(jì)分析方法實(shí)驗(yàn)研究了非對(duì)稱來流下隔離段內(nèi)激波串受迫振蕩現(xiàn)象，揭示了其基本特征：隔離段能有效隔離不同頻率不同波形周期性脈動(dòng)反壓對(duì)上游未擾動(dòng)流的影響。在激波串受迫振蕩影響區(qū)域，