發(fā)布時間：2017-11-03 11:33

  本文關鍵詞：火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的流體主動控制研究

  更多相關文章： 合成射流 火花型合成射流激發(fā)器 二元雙喉道矢量噴管 流體主動控制 單膨脹邊

【摘要】：基于合成射流的流體主動控制技術在低速流動工況下已得到成功的實施,但在超聲速流動情形下尚缺乏深入的研究。火花型合成射流由于具有很強的穿透能力而被認為是一種可應用于高速流動的流場主動控制技術,在二元雙喉道矢量噴管上探索這種先進的流體主動控制方式有利于其性能和矢量推進效率的提升。本文對火花型合成射流流動特性開展了較為系統(tǒng)的研究,并就火花型合成射流對于二元雙喉道矢量噴管主噴流偏轉控制以及對于單膨脹邊主噴流流動分離控制上的應用開展了數(shù)值模擬研究。論文主要包括三個方面的研究內容:采用實驗和數(shù)值計算結合的方法,對火花型合成射流的流動特性開展了研究。射流在孔口噴射初期呈現(xiàn)球面擴散狀,在發(fā)展過程中不斷剪切和卷吸外部氣流,形成一系列旋向相反的渦串,隨后合成射流作用范圍迅速擴大�；鸹ǚ烹姰a(chǎn)生的高壓區(qū)在激發(fā)器腔體內部的往復移動使得腔內壓力以及孔口速度呈現(xiàn)一邊振蕩一邊下降的變化規(guī)律。射流的擴展能力和高法向速度區(qū)域均隨工作頻率和放電能量的增大而增加。采用數(shù)值計算方法,探索了火花型合成射流對于二元雙喉道矢量噴管主噴流偏轉控制。就火花型合成射流的單獨控制作用而言,由于其噴射質量小、工作值班周期短等問題,難于對二元雙喉道矢量噴管主噴流實現(xiàn)持續(xù)偏轉。為此,提出了一種用于二元雙喉道流體式矢量噴管的火花型合成射流與旁通連續(xù)射流的組合方案,研究結果表明:火花脈沖激勵二次流噴注大致可劃分為火花型合成射流主導、噴注間歇和旁通連續(xù)性射流主導等三個階段;火花脈沖激勵二次流噴注能夠改變二元雙喉道矢量噴管內部的主流回流區(qū)影響區(qū)域,進而影響主流的矢量偏轉;在本文的火花激勵參數(shù)工況,二次流噴注流量率1%的主流最大瞬時矢量偏轉達到14°,一個周期內的平均矢量偏轉為6.6°,較無火花放電激勵的主流矢量偏轉角增加約70%。采用數(shù)值計算方法,探索了火花型合成射流對改善主噴流在二元雙喉道矢量噴管單膨脹邊區(qū)域流動分離上的應用效果。火花型合成射流在前幾個周期內改善了主噴流在單膨脹邊的流動分離,主噴流偏轉角增大,噴管推力系數(shù)提高,但不可持續(xù)。采用火花型合成射流與旁通連續(xù)射流的組合方案,火花能量強化連續(xù)性射流注入單膨脹邊后,流動分離得到明顯的改善,噴管推力系數(shù)提高。在本文的火花激勵參數(shù)工況,火花能量強化連續(xù)性射流工況較無火花放電激勵工況相比,平均偏轉角增大4.6%,主平均推力系數(shù)增大1.5%。
【關鍵詞】：合成射流 火花型合成射流激發(fā)器 二元雙喉道矢量噴管 流體主動控制 單膨脹邊
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V233.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-18
• 注釋表18-19
• 第一章 緒論19-33
• 1.1 研究背景19-21
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀21-32
• 1.2.1 火花型合成射流21-25
• 1.2.2 二元雙喉道矢量噴管25-27
• 1.2.3 單邊膨脹噴管27-31
• 1.2.4 發(fā)展趨勢和存在問題31-32
• 1.3 本文研究工作32-33
• 第二章 火花型合成射流流動特性研究33-75
• 2.1 研究方法33-49
• 2.1.1 實驗研究方法33-40
• 2.1.1.1 火花型合成射流激發(fā)器33-35
• 2.1.1.2 粒子圖像測速儀35-39
• 2.1.1.3 熱線風速儀39-40
• 2.1.2 數(shù)值計算方法40-48
• 2.1.2.1 基本數(shù)學模型41-42
• 2.1.2.2 數(shù)值計算方法及其驗證42-48
• 2.1.3 參數(shù)定義48-49
• 2.2 結果與分析49-73
• 2.2.1 火花型合成射流流動特性49-57
• 2.2.1.1 實驗結果分析49-51
• 2.2.1.2 數(shù)值模擬結果分析51-57
• 2.2.2 火花型合成射流工作參數(shù)影響57-67
• 2.2.2.1 實驗結果分析57-62
• 2.2.2.2 數(shù)值模擬結果分析62-67
• 2.2.3 火花型合成射流幾何尺寸影響67-73
• 2.2.3.1 實驗研究結果分析67-71
• 2.2.3.2 數(shù)值模擬結果分析71-73
• 2.3 小結73-75
• 第三章 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的流體主動控制75-123
• 3.1 二元雙喉道矢量噴管數(shù)值計算方法及實驗驗證75-80
• 3.1.1 物理模型75-76
• 3.1.2 數(shù)值計算方法76-77
• 3.1.3 數(shù)值計算方法驗證77-78
• 3.1.4 基準二元雙喉道矢量噴管模型的建立78-79
• 3.1.5 參數(shù)定義79-80
• 3.2 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉控制80-88
• 3.2.1 物理模型80-81
• 3.2.2 數(shù)值計算方法81-82
• 3.2.3 流動特性分析82-84
• 3.2.4 影響因素分析84-88
• 3.3 脈沖射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉控制88-96
• 3.3.1 物理模型88-89
• 3.3.2 數(shù)值計算方法89-90
• 3.3.3 流動特性分析90-94
• 3.3.4 影響因素分析94-96
• 3.4 火花能量強化連續(xù)性射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉控制96-121
• 3.4.1 火花能量強化連續(xù)性射流激發(fā)器97-110
• 3.4.1.1 物理模型97-98
• 3.4.1.2 數(shù)值計算方法98-99
• 3.4.1.3 流動特性分析99-108
• 3.4.1.4 影響因素分析108-110
• 3.4.2 對二元雙喉道矢量噴管的偏轉控制110-121
• 3.4.2.1 物理模型111
• 3.4.2.2 數(shù)值計算方法111-112
• 3.4.2.3 流動特性分析112-119
• 3.4.2.4 影響因素分析119-121
• 3.5 小結121-123
• 第四章 火花型合成射流對帶有單膨脹邊的二元雙喉道噴管的流體控制123-145
• 4.1 基本模型123-124
• 4.2 火花型合成射流對單膨脹邊的流動分離抑制的驗證124-134
• 4.2.1 物理模型124-125
• 4.2.2 數(shù)值計算方法125-126
• 4.2.3 流動特性分析126-129
• 4.2.4 影響因素研究129-134
• 4.3 脈沖射流對單膨脹邊的流動分離抑制的驗證134-138
• 4.3.1 物理模型134
• 4.3.2 數(shù)值計算方法134-135
• 4.3.3 流動特性分析135-136
• 4.3.4 影響因素分析136-138
• 4.4 火花能量強化連續(xù)性射流對單膨脹邊的流動分離抑制的驗證138-144
• 4.4.1 物理模型138-139
• 4.4.2 數(shù)值計算方法139-140
• 4.4.3 流動特性分析140-143
• 4.4.4 影響因素分析143-144
• 4.5 小結144-145
• 第五章 總結和展望145-147
• 5.1 本文的研究結論145-146
• 5.1.1 火花型合成射流的研究145
• 5.1.2 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉控制145-146
• 5.1.3 火花型合成射流對帶有單膨脹邊的流體主動控制146
• 5.2 本文創(chuàng)新點146
• 5.3 未來工作展望146-147
• 參考文獻147-153
• 致謝153-155
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文155

【參考文獻】

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本文編號：1136025