二元高超聲速進(jìn)氣系統(tǒng)阻力分析與估算.pdf

1、進(jìn)氣道作為超燃沖壓發(fā)動機(jī)的主要部件，其阻力特性對進(jìn)氣道優(yōu)化選型、氣動減阻、一體化設(shè)計(jì)等方面都具有重要影響。在高超聲速試驗(yàn)中，阻力的直接測量相當(dāng)困難，測量誤差可達(dá)到50％以上，因此有必要采用間接方法來研究進(jìn)氣道的阻力特性。目前，學(xué)者們采用的阻力估算方法或多或少都存在一些缺陷，無法快速應(yīng)用于高超聲速進(jìn)氣道內(nèi)部阻力的工程估算。
　　本文提出一種快速估算進(jìn)氣道阻力的方法，從進(jìn)氣道內(nèi)控制體的動量定理出發(fā)，推導(dǎo)出進(jìn)氣道阻力特性的工程估算公式;

2、重點(diǎn)研究了估算公式的數(shù)據(jù)處理形式，并分別用理論分析、地面試驗(yàn)和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證了工程估算公式的適用性。此外，本文還給出了典型工作條件下進(jìn)氣道的阻力變化規(guī)律，分析得到了該估算公式隨關(guān)鍵影響參數(shù)變化的敏感度。
　　結(jié)果表明:對于非均勻出流情況下的進(jìn)氣道阻力估算，采用面積平均對進(jìn)氣道出口參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理更為合理。與激波理論分析數(shù)據(jù)比較，在設(shè)計(jì)狀態(tài)下，本文的估算阻力與理論結(jié)果吻合較好，相對誤差均小于2％;而在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下，估算阻力與理

3、論的相對誤差小于5.5％。與試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，估算阻力介于地面試驗(yàn)阻力與飛行試驗(yàn)阻力之間。對典型的二元高超聲速進(jìn)氣道和進(jìn)氣道/前體一體化方案，估算阻力與CFD計(jì)算數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，相對誤差均在10％以內(nèi)。阻力估算公式定性分析表明，估算阻力與進(jìn)氣道進(jìn)、出口馬赫數(shù)有很大關(guān)系。當(dāng)來流馬赫數(shù)M1一定時，阻力隨出口馬赫數(shù)M4的增加而減小，而當(dāng)出口馬赫數(shù)M4一定時，阻力隨來流馬赫數(shù)M1的增加而增大。敏感度分析表明，影響阻力估算的出口馬赫數(shù)M4、流量系數(shù)φ、