本文關(guān)鍵詞：超聲速引射器系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究及優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 引射器系統(tǒng) 激波 可壓縮流 超音速流 混流導(dǎo)葉 V形噴嘴

【摘要】：超音速引射器系統(tǒng)，又稱為超音速噴射-擴散器系統(tǒng)。它的應(yīng)用一直十分廣泛，這主要得益于它有很多其他流體設(shè)備不可比擬的優(yōu)點，例如構(gòu)造簡單、設(shè)備制造費用低廉、較低的能源耗費等。但由于其內(nèi)部有多相流、混流、湍流、壓縮流等復(fù)雜流動，而且其工作狀態(tài)不穩(wěn)定，所以引射器內(nèi)部流場的分析和最佳的工作條件非常難以確定。本文的目的便是基于原有的超音速引射器系統(tǒng)，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要部件進行修改和優(yōu)化，藉此提高或改善引射器的工作性能。首先，在超音速引射器的從動流入口處設(shè)置了幾個混流導(dǎo)葉，，主要目的是通過改變引射器內(nèi)部流場來引入更多的引射流體。然后，基于原有收斂形噴嘴的實驗結(jié)果，重新設(shè)計了新型的V形噴嘴，可以通過增加流體間的剪應(yīng)力并引入更多渦流來提高引流流量。與此同時，借助了流體模擬軟件使用計算流體動力學(xué)（Computational FluidDynamics, CFD）技術(shù)對引射器內(nèi)部的超音速可壓流和復(fù)雜的激波系統(tǒng)進行了模擬。通過比較原有引射器性能和優(yōu)化后引射器的性能，來得到超音速引射器優(yōu)化設(shè)計的最佳方案。本論文中使用的超音速引射器系統(tǒng)的模型是與之前的實驗裝置完全一致的，因此對比分析了數(shù)值計算的準確性與可行性。數(shù)值模擬計算過程中使用了有限體積離散法和基于密度的耦合求解器。湍流模型采用了適合可壓流動的標(biāo)準k-ω湍流模型和SST k-ω湍流模型。在進行數(shù)值模擬時，空間上主要采用了二階迎風(fēng)模式對動量方程、連續(xù)性方程以及能量方程進行耦合求解，這種耦合求解方法有利于分析引射器超聲速復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)；時間上主要采用了隱式方程對數(shù)值模型進行迭代計算。主要數(shù)值分析結(jié)果表明，混流導(dǎo)葉和V形噴嘴都對引射器的流場結(jié)構(gòu)和激波系統(tǒng)產(chǎn)生了影響,并且可以有效提高超音速引射器系統(tǒng)的性能。此外基于兩者對引射器性能的影響，優(yōu)化分析了混流導(dǎo)葉和V形噴嘴的最佳模型。首先是對混流導(dǎo)葉的眾多結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，得到了最佳的安裝位置、葉片長度和葉片數(shù)。同時對V形噴嘴的波瓣數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，得到了工作性能最佳的波瓣數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：引射器系統(tǒng) 激波 可壓縮流 超音速流 混流導(dǎo)葉 V形噴嘴
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P747;TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 圖目錄8-10
• 表目錄10-11
• 主要符號表11-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題研究的背景及意義14-18
• 1.2 引射器的相關(guān)研究和發(fā)展現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 理論分析18-19
• 1.2.2 實驗研究19-20
• 1.2.3 數(shù)值模擬20-22
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容22-23
• 第二章 超音速引射器的內(nèi)部流動23-35
• 2.1 超音速引射器的工作原理23-24
• 2.2 引射器噴嘴的流動24-27
• 2.3 超音速引射器性能分析27-35
• 第三章 計算流體力學(xué)和數(shù)值模擬方法35-39
• 3.1 控制方程35
• 3.2 求解方法35-36
• 3.3 湍流模型36-39
• 第四章 混流導(dǎo)葉對引射器的影響及其優(yōu)化設(shè)計39-57
• 4.1 研究背景39-41
• 4.2 計算模型的建立及優(yōu)化方法41-45
• 4.3 計算結(jié)果與對比分析45-55
• 4.3.1 混流導(dǎo)葉位置對超音速引射器性能的影響46-48
• 4.3.2 混流導(dǎo)葉長度對超音速引射器性能的影響48-51
• 4.3.3 混流導(dǎo)葉數(shù)量對超音速引射器性能的影響51-53
• 4.3.4 優(yōu)化后混流導(dǎo)葉對引射器流場的影響53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第五章 V 形噴嘴對引射器的影響及其優(yōu)化設(shè)計57-76
• 5.1 研究背景57-59
• 5.2 計算模型及優(yōu)化方法59-63
• 5.3 計算結(jié)果分析與討論63-75
• 5.3.1 V 形噴嘴對引射器內(nèi)部流動的影響63-71
• 5.3.2 V 形噴嘴性能的對比分析及優(yōu)化設(shè)計71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 工作展望77-78
• 參考文獻78-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張琦;霍杰鵬;王汝武;王園;;蒸汽噴射器的CFD數(shù)值模擬及其性能[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年03期

2 ;Numerical Simulation of the Supersonic Flows in the Second Throat Ejector-Diffuser Systems[J];Journal of Thermal Science;1999年04期

本文編號：920006