進氣道作為超燃沖壓發(fā)動機捕獲并壓縮來流的重要氣動部件,對吸氣式高超聲速飛行器氣動布局和性能至關重要。三維內轉式進氣道以其壓縮效率高、潤濕面積小、以及易于實現(xiàn)從飛行器前體向圓形燃燒室過渡等優(yōu)勢,成為研究的熱點之一。然而,內轉式進氣道復雜的幾何結構,會產(chǎn)生多種形式的曲面激波（如壓縮面激波、唇口激波、分離激波、再附激波等）,使其流動具有明顯有別于傳統(tǒng)二元進氣道的特殊性和復雜性,尤其是彎曲激波和激波/邊界層干擾更是增加了三維復雜特征。因此,以往在二維流場中有關平面激波及其與邊界層相互作用的機理和規(guī)律認識,難以直接應用于內轉式進氣道中。目前關于內轉式進氣道的研究還很不充分,尤其是在基本特征認識中起關鍵支撐作用的內轉式進氣道流場實驗觀測更是匱乏。為此,發(fā)展了針對內轉式進氣道進行流場觀測的實驗方法,借助數(shù)值模擬,對于實驗中觀察到的內轉式進氣道中的典型流場結構展開分析。進一步,針對進氣道中普遍存在的復雜的彎曲激波與彎曲壁面的干擾問題進行解耦,突出重點,分解難點,將入射激波簡化為平面斜激波,以著重體現(xiàn)凹柱面的彎曲壁面在反射過程中的作用。首先,提出了一種分段顯示的內轉式進氣道內流場觀測方法,可分段獲取截斷... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２不同類型的高超聲速進氣道??內轉式進氣道，以橫向剖面內彎曲為典型特征的激波和壁面相互作用時產(chǎn)生??

?第１章緒?論???區(qū)氣流又受到水平固壁的約束，因此氣流方向再次發(fā)生改變，產(chǎn)生反射激波，反??射激波波后的（２）區(qū)氣流方向和水平壁面平行。在激波極線中，反射激波極線ｒ以??（１）點為起始點，又因為（２）區(qū)氣流方向和水平壁面平行，因此（２）區(qū)狀態(tài)對應于反??射激波極線Ｉ？與縱軸的交點（２ｗ）和（２ｓ），分別對應反射激波的“弱解”和“強解”，??在一般情況下，規(guī)則反射取弱解，圖１．３ａ中的規(guī)則反射示意圖就對應于（２ｗ）的??弱解狀態(tài)。??從入射激波極線ｉ中可以看出，入射激波波后（〗）區(qū)存在某一最大的氣流偏轉??角，如果斜劈角度超過了該最大氣流偏轉角，反射激波極線ｒ將不再與縱軸相交，??反射點將離開壁面而出現(xiàn)馬赫桿結構，即出現(xiàn)所謂“馬赫反射”的激波反射現(xiàn)象，??使得反射激波極線與縱軸相切的入射激波角度，被稱為激波反射的脫體邊界。??／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／?？?？??＾?＾?ｄｅｇ．??＾?－；＜）?－１０?０?１０?２０?３０?４０??（ａ）波系結構示意圖?（ｂ）激波極線??圖１．３激波規(guī)則反射??圖１．４是激波在壁面發(fā)生馬赫反射時波系結構示意圖和激波極線，馬赫反射??產(chǎn)生的三激波結構，將流場分成兩部分：一部分（０）區(qū)的超聲速來流，經(jīng)過入射激??波的壓縮，產(chǎn)生和斜劈平行的（１）區(qū)氣流，然后再次被反射激波壓縮，產(chǎn)生（２）區(qū)氣??流；另一部分（０）區(qū)的超聲速來流，直接經(jīng)過馬赫桿，產(chǎn)生（３）區(qū)氣流。（２）區(qū)和（３）??區(qū)的氣流方向和壓強相等，但是速度、溫度等氣流參數(shù)不一定相等，（２）區(qū)和（３）區(qū)??之間存在剪切層。在圖１．４ｂ激波極線上，（２）區(qū)狀態(tài)在反射激波極線Ｉ？上，（３）區(qū)??狀態(tài)在

（，（２．＞?２８－?以胸??＼＼＼?，、??ｖｏｎ?ＮｕｃｉｎａｎｎＶｖＪ?＼?？ｆ?？〈?／＞?ｔＢ?ＤＵＡＬ?ＳＯＬＵＴＩＯＮ??ｃｒｉｌｃｒｉｏｎ?ＤＯＭＡＩＮ??（２Ｊｌ＼ＸＶ???、Ｓ?ＪＮｕ，？ａｘ／?”??（２，Ａ＾ｋ?ｙ???—＇??／／?Ｃ?／?Ｃ?ｉ．Ａ??／?ＲＥＧＵＬＡＲ?ＲＥＦＬＥＣＴＩＯＮ????￥?ｒｍ?廠??－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?Ｍ？??（ａ）轉變邊界的激波極線?（ｂ）不同馬赫數(shù)下的轉變邊界??圖１．５激波反射類型轉變邊界??但在Ｈｏｒｍｍｇ等的實驗中，卻發(fā)現(xiàn)規(guī)則與馬赫反射的轉變始終發(fā)生在ｖｏｎ??Ｎｕｅｍａｎｎ邊界，理論預測中應該存在遲滯的現(xiàn)象并沒有出現(xiàn)。不過在１９９５年，??遲滯現(xiàn)象在Ｃｈｐｏｕｎ等ｌ３５］和Ｉｖａｎｏｖ等１５６］＇｜；）８］的研究中得到了證實，Ｃｈｐｏｕｎ通過實??驗發(fā)現(xiàn)規(guī)則反射向馬赫反射轉變的角度，略小于脫體邊界；而馬赫反射向規(guī)則反??射轉變的角度，和ｖｏｎＮｅｕｍａｎｎ邊界比較接近。目前一般認為之所以出現(xiàn)偏差，??主要是因為風洞中的氣流擾動和實驗模型的三維效應。??２、?三維情況下的激波反射??對于激波反射問題的二維分析，雖然提供了一種簡單的理論方法，但是受到??三維效應的影響，三維情況下的激波反射和二維激波反射具有一定的差異。上文??中提及的激波反射類型轉變邊界，與理論預測不一致是其中一種表現(xiàn)形式。??在激波反射實驗中，為避免壁面邊界層的干擾，采用對稱雙楔模型開展實驗，??利用流場的對稱性模擬斜激波的反射（見圖１．６ａ），將水平對稱面等效為反射壁??面，產(chǎn)生的流場波系如圖１．６ｂ所示。Ｋｕｄｒｙａｖｔｓ

【參考文獻】：
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本文編號：3320126