本文關(guān)鍵詞：基于氣動(dòng)突片的流動(dòng)強(qiáng)化摻混研究

  更多相關(guān)文章： 氣動(dòng)突片 渦量 熱混合效率 總壓恢復(fù)系數(shù) 推力系數(shù)

【摘要】：氣動(dòng)突片是一種新型的強(qiáng)化流動(dòng)摻混的技術(shù),與傳統(tǒng)的引射混合器相比,它具有更好的強(qiáng)化摻混效果和更小的能量損失。為了確定氣動(dòng)突片在不同工況下的強(qiáng)化摻混效果及應(yīng)用前景,本文研究了帶有氣動(dòng)突片的收斂噴管、渦扇噴管及渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(RBCC)的排氣系統(tǒng),并深入分析了氣動(dòng)突片參數(shù)對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及摻混效果的影響。針對(duì)不同工況和氣動(dòng)突片參數(shù)下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和噴管性能,進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究。首先對(duì)安裝有氣動(dòng)突片的收斂噴管進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)量噴管下游的總壓分布確定氣動(dòng)突片數(shù)量和總壓對(duì)噴管射流核心區(qū)的影響。并針對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)比發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合很好,驗(yàn)證了計(jì)算方法的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果表明,當(dāng)氣動(dòng)突片數(shù)量為6時(shí)射流核心區(qū)的長(zhǎng)度最短,為3.2D。且氣動(dòng)突片總壓越高,射流核心區(qū)越短,摻混效果越好。其次本文采用數(shù)值模擬的方法研究了氣動(dòng)突片在渦扇噴管內(nèi)外涵摻混中的應(yīng)用。得到了氣動(dòng)突片數(shù)量和位置變化時(shí)噴管渦量場(chǎng)、熱混合效率、總壓恢復(fù)系數(shù)和推力系數(shù)的變化規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明,當(dāng)維持氣動(dòng)突片總流量一定時(shí),突片數(shù)量越少,熱混合效率越高;當(dāng)氣動(dòng)突片數(shù)量為2時(shí),熱混合效率達(dá)到0.278,較基準(zhǔn)噴管提高65%;另外,氣動(dòng)突片的位置越靠近噴管內(nèi)外涵的交匯截面,熱混合效率越高。且各種工況下的總壓損失較基準(zhǔn)噴管的變化均小于0.1%,可以忽略不計(jì)�？紤]到氣動(dòng)突片的流量應(yīng)盡可能小,本文研究了在保證強(qiáng)化摻混效果的前提下降低氣動(dòng)突片流量的方案,即非定常氣動(dòng)突片方案。本文研究了兩種非定常氣動(dòng)突片方案,一種是氣動(dòng)突片數(shù)量不變,氣動(dòng)突片總壓周期性變化;另一種是將氣動(dòng)突片數(shù)量增加到2倍,采用交替工作的方式。本文分別研究了不同的氣動(dòng)突片周期對(duì)噴管渦量場(chǎng)、摻混效果及噴管性能的影響,確定了這兩種方案的應(yīng)用場(chǎng)景。第一種方案可以有效降低氣動(dòng)突片流量,第二種可以在氣源條件不變的情況下,獲得最大的摻混效果。最后,本文探索研究了氣動(dòng)突片強(qiáng)化RBCC引射模態(tài)主流與次流的摻混。研究表明,在RBCC中添加氣動(dòng)突片可以增強(qiáng)主次流的摻混效果,但會(huì)造成次流被引射流量的減小及推力性能的下降。
【關(guān)鍵詞】：氣動(dòng)突片 渦量 熱混合效率 總壓恢復(fù)系數(shù) 推力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V231.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要工作18-20
• 第二章 氣動(dòng)突片強(qiáng)化收斂噴管流動(dòng)摻混的研究20-39
• 2.1 氣動(dòng)突片強(qiáng)化流動(dòng)摻混概況20
• 2.2 氣動(dòng)突片強(qiáng)化流動(dòng)摻混的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)20-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)介紹20-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>22-24
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)流程24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)工況的數(shù)值模擬25-28
• 2.3.1 計(jì)算模型及軟件介紹25
• 2.3.2 計(jì)算網(wǎng)格的生成25
• 2.3.3 湍流模型的選取和控制方程25-26
• 2.3.4 實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比26-28
• 2.4 氣動(dòng)突片強(qiáng)化流動(dòng)的數(shù)值模擬研究28
• 2.4.1 邊界條件28
• 2.5 計(jì)算結(jié)果分析28-38
• 2.5.1 不同氣動(dòng)突片數(shù)量28-34
• 2.5.2 不同氣動(dòng)突片入口總壓34-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 氣動(dòng)突片強(qiáng)化渦扇噴管排氣系統(tǒng)摻混研究39-51
• 3.1 計(jì)算模型及能參數(shù)39-41
• 3.1.1 幾何模型與網(wǎng)格劃分39-40
• 3.1.2 邊界條件及計(jì)算方法40
• 3.1.3 性能參數(shù)的定義40-41
• 3.2 氣動(dòng)突片數(shù)量變化時(shí)的計(jì)算結(jié)果與分析41-46
• 3.2.1 渦量場(chǎng)分析41-43
• 3.2.2 熱混合效率43-44
• 3.2.3 總壓恢復(fù)系數(shù)44-45
• 3.2.4 推力系數(shù)45-46
• 3.3 氣動(dòng)突片位置變化時(shí)的計(jì)算結(jié)果與分析46-49
• 3.3.1 渦量場(chǎng)分析46-47
• 3.3.2 熱混合效率47-48
• 3.3.3 總壓恢復(fù)系數(shù)48-49
• 3.3.4 推力系數(shù)49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 非定常氣動(dòng)突片強(qiáng)化渦扇噴管流動(dòng)混合研究51-74
• 4.1 幾何模型及數(shù)值模擬方法51-52
• 4.1.1 氣動(dòng)突片總壓周期性變化的氣動(dòng)突片51
• 4.1.2 周期性交替噴射的氣動(dòng)突片51-52
• 4.2 氣動(dòng)突片總壓周期性變化方案的計(jì)算結(jié)果及分析52-62
• 4.2.1 氣動(dòng)突片總壓周期性變化時(shí)的渦量場(chǎng)分析52-57
• 4.2.2 氣動(dòng)突片總壓周期性變化時(shí)的熱混合效率57-59
• 4.2.3 氣動(dòng)突片總壓周期性變化時(shí)的總壓恢復(fù)系數(shù)59-61
• 4.2.4 氣動(dòng)突片總壓周期性變化時(shí)的推力系數(shù)61-62
• 4.3 氣動(dòng)突片周期性交替噴射方案的計(jì)算結(jié)果及分析62-72
• 4.3.1 氣動(dòng)突片周期性交替噴射時(shí)的渦量場(chǎng)分析62-67
• 4.3.2 氣動(dòng)突片周期性交替噴射時(shí)的熱混合效率67-69
• 4.3.3 氣動(dòng)突片周期性交替噴射時(shí)的總壓恢復(fù)系數(shù)69-70
• 4.3.4 氣動(dòng)突片周期性交替噴射時(shí)的推力系數(shù)70-72
• 4.4 兩種非定常氣動(dòng)突片方案的對(duì)比分析72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 氣動(dòng)突片在RBCC引射模態(tài)中的應(yīng)用研究74-82
• 5.1 計(jì)算模型與計(jì)算方法74-75
• 5.1.1 計(jì)算模型74-75
• 5.1.2 計(jì)算方法與邊界條件75
• 5.1.3 模型校驗(yàn)75
• 5.2 性能參數(shù)的定義75-76
• 5.3 計(jì)算結(jié)果分析76-81
• 5.3.1 帶氣動(dòng)突片與不帶氣動(dòng)突片的RBCC的對(duì)比76-79
• 5.3.2 不同氣動(dòng)突片的位置對(duì)RBCC性能的影響79-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 致謝86-87
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：692033