矩形隔離段流動特性及控制規(guī)律研究.pdf

1、本文以超燃沖壓發(fā)動機(jī)隔離段為研究對象，采用風(fēng)洞實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對非對稱來流條件下矩形截面隔離段的流動特性及控制規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　 以非對稱來流大寬高比隔離段直連實驗為主，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特性研究。發(fā)現(xiàn)非對稱來流條件下大寬高比隔離段流動特性，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存在顯著差異。AR≥3.5時，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)確計算大寬高比隔離段內(nèi)激波串長度公式。設(shè)計大寬高比隔離段時不能簡單直接應(yīng)用小寬高比隔離段的研究成果。
　　 采用隔離段直連實驗和數(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度的流動控制措施。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)洞試驗表明它能提高隔離段抗反壓能力9.89％，縮短隔離段長度達(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)對激波串長度的影響甚大，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)流模擬下游脈動的反壓并采用動態(tài)壓力測量技術(shù)和統(tǒng)計分析方法實驗研究了非對稱來流下隔離段內(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反壓對上游未擾動流的影響。在激波串受迫振蕩影響區(qū)域，