本文關(guān)鍵詞：帶支板環(huán)形彎曲管道的流動特性及長度縮減研究

  更多相關(guān)文章： 環(huán)形彎曲管道 支板 旋渦 尾跡 長度縮減 壁面放氣

【摘要】：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(xiǎn)性增大;同時(shí),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,本文分別嘗試了幾何構(gòu)型調(diào)整、渦流發(fā)生器控制和壁面開縫放氣的方法以抑制“二彎”附近的邊界層分離。然而,僅壁面放氣獲得了預(yù)期效果,其能夠以犧牲較低的放氣量為代價(jià)而達(dá)到有效吸除分離區(qū),改善流場品質(zhì)的目的,并將管道的氣動性能提升至縮短前的水平。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)形彎曲管道 支板 旋渦 尾跡 長度縮減 壁面放氣
【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】：V231
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 簡單環(huán)形管道的研究15
• 1.2.2 簡單彎曲管道的研究15-16
• 1.2.3 環(huán)形彎曲管道的研究16-23
• 1.2.3.1 軸對稱超聲速進(jìn)氣道的亞聲速擴(kuò)張段16
• 1.2.3.2 渦軸發(fā)動機(jī)整體式粒子分離器的主氣流道段16-19
• 1.2.3.3 渦扇發(fā)動機(jī)高低壓壓氣機(jī)的過渡流道段(Inter-Compressor Duct, ICD)19-21
• 1.2.3.4 渦扇發(fā)動機(jī)高低壓渦輪的過渡流道段(Inter-turbine Duct, ITD)21-23
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容23-24
• 第二章 帶支板環(huán)形彎曲管道實(shí)驗(yàn)方法介紹24-30
• 2.1 物理模型24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與測量方法25-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體介紹25-27
• 2.2.2 帶支板環(huán)形彎曲管道實(shí)驗(yàn)件27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 帶支板環(huán)形彎曲管道仿真方法介紹30-36
• 3.1 流動控制方程組30-31
• 3.2 數(shù)值計(jì)算方法31-32
• 3.3 網(wǎng)格生成32-33
• 3.4 不同湍流模型對比33-34
• 3.5 網(wǎng)格敏感性分析34-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第四章 環(huán)形彎曲管道內(nèi)部流動特性研究36-54
• 4.1 典型出口馬赫數(shù)下的流動特性36-42
• 4.2 二次流特性分析42-49
• 4.2.1 旋渦的形成機(jī)理和發(fā)展特性42-46
• 4.2.2 尾跡區(qū)及附近的總壓分布特性46-49
• 4.3 出口馬赫數(shù)的影響規(guī)律49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 帶支板環(huán)形彎曲管道的長度縮減方法研究54-78
• 5.1 長度縮減后管道內(nèi)部流動特性研究54-60
• 5.2 長度縮減后流動分離的抑制方法探索60-76
• 5.2.1 幾何構(gòu)型調(diào)整60-65
• 5.2.2 渦流發(fā)生器65-67
• 5.2.3 壁面放氣67-76
• 5.2.3.1 典型放氣參數(shù)下的流動特性67-70
• 5.2.3.2 放氣縫設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律70-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-85
• 附錄85-103

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：599426