發(fā)布時間：2021-11-22 20:29

　　采用大渦模擬方法分析了穩(wěn)定射流與合成射流入射時,不同因素對氣膜冷卻效率的影響。研究的影響因素主要包含了入射角、孔型、斯特勞哈爾數(shù)以及吹風(fēng)比。結(jié)果表明在本文的研究參數(shù)下,當(dāng)合成射流的斯特勞哈爾數(shù)為0. 22入射,吹風(fēng)比為2. 5時,扇形孔入射所對應(yīng)的氣膜冷卻效果最好。在此基礎(chǔ)上,進一步分析了合成射流與定常射流條件下氣膜冷卻的流場特性、冷卻效果與渦環(huán)之間的聯(lián)系。研究結(jié)果顯示合成射流的氣體動量更大,流場中的擬序結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,但由于合成射流的可控性強,在實際應(yīng)用中可以通過控制合成射流吹吸頻率從而控制合成射流流場中渦結(jié)構(gòu)之間的相互作用,以改善氣膜冷卻效果。 

【文章來源】：戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù). 2020,(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

橫向射流流場中的渦結(jié)構(gòu)[7]

上述幾種工況和流體特性正是通過控制流場中的渦結(jié)構(gòu)達(dá)到提高氣膜冷卻效果的目的。Haven和Kurosaka[10]指出，孔的幾何形狀會影響渦結(jié)構(gòu)彼此之間的距離，同時還會影響冷卻射流抬起及橫向射流對下方流體的夾帶作用，如低長徑比的孔相較于高長徑比的孔會放大CRVP，降低氣膜的附壁性。Camussi介紹了吹風(fēng)比對流場中大相干結(jié)構(gòu)發(fā)展演化過程中的影響[11]。圖2為合成射流入射時流場的流線圖，根據(jù)流線圖的分布可大致看出，在射流射出孔口后，渦逐漸與主流摻混，在向下游發(fā)展的過程中會在前一個渦的尾緣脫落，脫落后的渦旋逐漸發(fā)展，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時在尺度上與前一渦旋無明顯差異。截取流場中心截面的流線進行分析，發(fā)現(xiàn)流場中渦形成的圓形區(qū)域逐漸橢圓化，流場渦度相較定常射流入射時增加，流線位置也升高了。此外，根據(jù)合成射流的特性，即射流速度周期性變化的特性，合成射流流場中產(chǎn)生的渦環(huán)比定常射流流場產(chǎn)生的渦環(huán)多且具備一定的規(guī)律性，流場中可見的渦結(jié)構(gòu)不僅有反向旋轉(zhuǎn)渦對，還可觀察到較強的尾渦對結(jié)構(gòu)，兩對渦旋相互作用，旋向相反。

本文研究的不同入射角、不同孔型對應(yīng)的物理模型如圖3所示。影響氣膜冷卻效果的參數(shù)主要包括熱參數(shù)和幾何參數(shù)等，本文選取較寬范圍的入射角(30°、60°和90°)、孔型(圓形、扇形和縱橫比(Aspect Ratio,AR)為0.618的橢圓形)、斯特勞哈爾數(shù)以及吹風(fēng)比對渦量和氣膜冷卻效率的影響展開數(shù)值模擬研究。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]彈用固沖發(fā)動機可調(diào)噴管氣膜冷卻數(shù)值研究[J]. 王書賢,魏凱,張立波.  導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 2020(02)
[2]渦輪導(dǎo)葉壓力面氣膜孔排位置對氣膜冷卻特性的影響[J]. 姚春意,朱惠人,劉存良,張博倫,周益典.  推進技術(shù). 2020(07)
[3]不同激勵形式對脈動氣膜冷卻特性影響的數(shù)值研究[J]. 陳佳偉,蔡樂,王松濤.  推進技術(shù). 2020(04)

碩士論文
[1]實時控制壁面擬序結(jié)構(gòu)的湍流邊界層壁面減阻實驗研究[D]. 章彪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3512393