本文關(guān)鍵詞：超聲速進氣道擴張段內(nèi)偽激波特性及初步性能預(yù)測研究

  更多相關(guān)文章： 超聲速進氣道擴張段 偽激波 激波/邊界層干擾 擴張段長度 擴張比 中心線偏距 DOE

【摘要】：偽激波的流場結(jié)構(gòu)和氣動特性對超聲速進氣道擴張段的氣動性能和出口流場品質(zhì)具有重要影響。本文利用數(shù)值仿真方法系統(tǒng)地研究了不同反壓、不同幾何構(gòu)型以及不同入口來流參數(shù)下超聲速進氣道擴張段內(nèi)的偽激波特性,并對超聲速進氣道真實入流條件下擴張段內(nèi)的偽激波氣動性能進行了初步預(yù)測。首先,對擴張段出口壓力增加過程的流場進行了定常及非定常仿真,得到了擴張段內(nèi)偽激波的反壓特性。結(jié)果表明:背景激波反射點處的激波/邊界層干擾與偽激波前緣局部流場相互作用會造成偽激波在此處出現(xiàn)局部高頻振蕩現(xiàn)象,這種非線性變化現(xiàn)象會影響進氣道與發(fā)動機的匹配控制規(guī)律。然后,設(shè)計了不同幾何設(shè)計參數(shù)的一系列擴張段氣動型面,利用數(shù)值仿真研究了擴張段長度、擴張比和中心線偏距等幾何設(shè)計參數(shù)以及入口質(zhì)量平均馬赫數(shù)對擴張段內(nèi)偽激波特性的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:在研究范圍內(nèi),擴張段長度和擴張比對擴張段內(nèi)偽激波性能影響較大,偏距影響很小;來流馬赫數(shù)越高,擴張段內(nèi)偽激波中的激波串長度越長,并且臨界狀態(tài)下偽激波起始位置越靠下游。本文還根據(jù)仿真數(shù)據(jù)給出了表征最佳擴張比的簡單線性擬合公式。最后,利用質(zhì)量平均模型和DOE全因子實驗設(shè)計方法對超聲速進氣道真實入流條件下擴張段內(nèi)的偽激波氣動性能開展了初步預(yù)測。通過對比分析表明,質(zhì)量平均模型無法適用于長度不足以包含激波串且存在擴張比的擴張段內(nèi)的偽激波性能參數(shù)預(yù)測;DOE全因子實驗設(shè)計方法則能夠獲得相對滿意的預(yù)測精度,總體上能夠滿足超聲速進氣道工程設(shè)計領(lǐng)域快速估算的精度需求。
【關(guān)鍵詞】：超聲速進氣道擴張段 偽激波 激波/邊界層干擾 擴張段長度 擴張比 中心線偏距 DOE
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V211.48
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 研究背景及意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 偽激波基本流動結(jié)構(gòu)15-17
• 1.2.2 偽激波特性的影響因素17-19
• 1.2.3 相關(guān)理論及模型19-20
• 1.3 本文的主要研究工作20-22
• 第二章 擴張段內(nèi)偽激波的反壓特性22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 超聲速進氣道設(shè)計22-23
• 2.2.1 超聲速進氣道壓縮段設(shè)計22
• 2.2.2 超聲速進氣道擴張段設(shè)計22-23
• 2.3 數(shù)值仿真方法及計算網(wǎng)格23-27
• 2.3.1 數(shù)值方法24
• 2.3.1.1 控制方程24
• 2.3.1.2 湍流模型24
• 2.3.2 計算域和邊界條件24-25
• 2.3.3 數(shù)值仿真方法算例驗證25-27
• 2.4 偽激波反壓特性的定常與非定常仿真27-37
• 2.4.1 偽激波反壓特性的定常仿真27-30
• 2.4.2 偽激波反壓特性的非定常仿真30-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 第三章 擴張段型面參數(shù)對擴張段出口性能的影響38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 擴張段型面參數(shù)研究范圍38
• 3.3 不同擴張段型面參數(shù)擴張段出口性能影響分析38-53
• 3.3.1 擴張段內(nèi)基本流場結(jié)構(gòu)38-40
• 3.3.2 擴張段長度對擴張段出口性能的影響40-43
• 3.3.3 擴張段擴張比對擴張段出口性能的影響43-49
• 3.3.4 擴張段偏距對擴張段出口性能的影響49-51
• 3.3.5 不同來流馬赫數(shù)對擴張段出口性能的影響51-53
• 3.4 小結(jié)53-55
• 第四章 擴張段內(nèi)偽激波特性的初步預(yù)測研究55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 基于質(zhì)量平均模型的擴張段偽激波特性預(yù)測55-59
• 4.3 基于DOE全因子實驗設(shè)計的擴張段偽激波特性預(yù)測59-67
• 4.3.1 DOE全因子實驗設(shè)計方法介紹59-60
• 4.3.2 研究變量及范圍60-61
• 4.3.3 DOE全因子實驗設(shè)計過程61-65
• 4.3.4 預(yù)測結(jié)果誤差分析65-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 主要結(jié)論68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-73
• 致謝73-74
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-75
• 附錄一 zone-2~24的各性能參數(shù)預(yù)測方程75-87
• 附錄二 zone-2~24的各校核狀態(tài)點預(yù)測誤差水平87-92

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王國輝,李進賢,蔡體敏;二元混壓超聲速進氣道三維流動數(shù)值分析[J];推進技術(shù);2001年02期

2 李高春,袁書生;混壓式超聲速進氣道流場數(shù)值模擬[J];航空計算技術(shù);2002年04期

3 陳兵;徐旭;蔡國飆;;超聲速進氣道可壓及不可壓流動數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2006年01期

4 常軍濤;鮑文;于達仁;曲亮;;一維超聲速進氣道運動激波的動態(tài)仿真[J];導(dǎo)彈與航天運載技術(shù);2007年04期

5 王平;段煉;馬洪安;;外壓式超聲速進氣道流場的數(shù)值模擬[J];飛機設(shè)計;2009年05期

6 李世珍;唐碩;;二維超聲速進氣道數(shù)值仿真研究[J];計算機仿真;2010年12期

7 盧燕,樊思齊;超聲速進氣道內(nèi)特性數(shù)值模擬及性能分析[J];飛機設(shè)計;2003年03期

8 李季穎;袁書生;戢治洪;關(guān)英勇;;擾動對超聲速進氣道起動狀態(tài)影響的數(shù)值模擬[J];海軍航空工程學(xué)院學(xué)報;2006年02期

9 戎宜生;陳偉芳;楊宇斌;劉偉強;;超聲速進氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J];力學(xué)季刊;2010年03期

10 郭應(yīng)鈞;超聲速進氣道流場和邊界層計算[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;1990年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張龍冬;張X元;南向軍;;無側(cè)滑二元超聲速進氣道側(cè)板遮擋度對其性能影響研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 關(guān)祥東;孟宇鵬;朱守梅;;一種基于流管收縮比初步評價超聲速進氣道性能的方法[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 關(guān)祥東;孟宇鵬;朱守梅;;脈沖爆震發(fā)動機用超聲速進氣道非定常流場初步研究[A];第十四屆全國激波與激波管學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 陳義;超聲速進氣道起動特性研究[D];航天動力技術(shù)研究院;2016年

2 馬廣甫;超聲速進氣道擴張段內(nèi)偽激波特性及初步性能預(yù)測研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

3 盧賢鋒;超聲速進氣道內(nèi)外流場計算與數(shù)學(xué)模型研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

4 方傳波;基于主動射流的超聲速進氣道起動特性數(shù)值模擬研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

5 董家峰;彈用二元混壓超聲速進氣道設(shè)計與試驗研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

6 張龍冬;側(cè)板對二元超聲速進氣道性能影響研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

7 劉曉偉;彈用超聲速進氣道設(shè)計、數(shù)值模擬和流動控制研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：564565