帶支板環(huán)形彎曲管道的流動特性及長度縮減研究.pdf

1、帶支板環(huán)形彎曲管道廣泛地存在于各類吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)中，準(zhǔn)確掌握環(huán)形彎曲管道內(nèi)的流動特性，并尋求有效的長度縮減方法，對吸氣式推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。采用實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的研究方法，本文針對典型出口馬赫數(shù)下的彎道內(nèi)部基本流動特性以及出口馬赫數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了細(xì)致研究，并采用經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的三維仿真方法，進(jìn)一步對該管道的長度縮減方法進(jìn)行了探索研究。
　　研究結(jié)果表明，在典型出口馬赫數(shù)狀態(tài)下，氣流在彎曲管道內(nèi)部先減速后加速，并在“一彎”中

2、心體側(cè)和“二彎”外罩側(cè)附近形成了局部高速低壓區(qū)。支板對管道內(nèi)部的流動結(jié)構(gòu)影響顯著，誘導(dǎo)了內(nèi)外壁面附近的旋渦區(qū)和支板正后方的尾跡區(qū)。然而，內(nèi)、外壁面附近旋渦的形成機(jī)理和發(fā)展特性完全不同：內(nèi)壁面旋渦本質(zhì)上為支板前緣誘導(dǎo)的馬蹄渦，其往下游發(fā)展的過程中，空間位置較為穩(wěn)定；外壁面旋渦最初形成于支板尾緣，而后在向下游運(yùn)動的過程中，逐漸遠(yuǎn)離對稱面向兩側(cè)擴(kuò)張發(fā)展。在支板的尾跡區(qū)內(nèi)，其總壓分布沿徑向呈現(xiàn)出明顯的差異。此外，出口馬赫數(shù)對管道內(nèi)部流動特性的影

3、響較為顯著：隨出口馬赫數(shù)增大，“一彎”和“二彎”的逆壓力梯度增大，即發(fā)生邊界層分離的風(fēng)險性增大；同時，誘導(dǎo)旋渦的強(qiáng)度也增強(qiáng)，旋渦區(qū)內(nèi)的總壓損失增大，使得出口截面的面積平均總壓恢復(fù)系數(shù)相應(yīng)減小。
　　另外，針對環(huán)形彎曲管道長度縮減的研究還發(fā)現(xiàn)：外壁面邊界層對管道長度的縮減更為敏感，易在流道“二彎”附近形成流動分離，導(dǎo)致出口截面基于面積平均的總壓恢復(fù)系數(shù)降低，畸變指數(shù)DC60增大。為了達(dá)到縮短管道長度且不顯著降低其氣動性能的目的，本文