本文采用基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的Navier-Stokes方程數(shù)值模擬方法,開展基于不同來流迎角逆向噴流技術(shù)的鈍體減阻降溫影響研究。結(jié)果顯示,隨著來流迎角變化,無噴流狀態(tài)的鈍體阻力大小基本無變化,而有噴流狀態(tài)的阻力隨迎角增大而單調(diào)增大,上母線有噴流狀態(tài)熱流值均小于無噴流狀態(tài),而下母線遠(yuǎn)離噴口位置的壁面溫度基本無減少。背風(fēng)側(cè)與迎風(fēng)側(cè)的壁面壓力及熱流分布發(fā)生明顯變化。 

【文章來源】：航空科學(xué)技術(shù). 2019,30(05)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

拓?fù)浼熬W(wǎng)格Fig.1Topologyandgrid

入口邊界入口采用inflow-outflow邊界條件，自由來流速度1074.557m/s，壓強(qiáng)為9.2kPa，溫度為95K。迎角α=0°、5°、8°、10°、12°、15°（考慮到未來高速飛行器不排除會(huì)出現(xiàn)“巡航+機(jī)動(dòng)”飛行模式，因此研究的迎角范圍盡量廣泛）。（2）出口邊界出口采用outlet，采用流場(chǎng)參數(shù)外插得到出口參數(shù)值。（3）壁面邊界壁面速度滿足無滑移條件，壁面采用等溫壁，溫度為295K。（4）噴口邊界反向噴流速度為316.938m/s，壓強(qiáng)為0.7MPa，溫度為250K。（5）初始條件初始條件采用的參數(shù)入口邊界參數(shù)值。2流場(chǎng)結(jié)果圖2為不同迎角（0°，5°，8°，10°，12°，15°）條件下，鈍體噴繞流流場(chǎng)的流線（馬赫數(shù)云圖）分布，從各圖中看出，迎角較小時(shí)，上下流場(chǎng)基本對(duì)稱，如馬赫盤與射流層的分布基本對(duì)稱，回流區(qū)域的形狀也上下基本對(duì)稱。隨著迎角增大，對(duì)稱流態(tài)逐漸發(fā)生改變。當(dāng)迎角大于10°時(shí)，馬赫盤、射流層等流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分布發(fā)生明顯傾斜，回流區(qū)域的形狀上限也明顯不一致。在迎角增大過程中，迎風(fēng)母線前的回流區(qū)明顯被向上擠壓，而背風(fēng)母線回流區(qū)則向后方拖拽，隨迎角增大，趨勢(shì)越發(fā)明顯。圖3、圖4分別給出鈍體繞流流場(chǎng)及壁面溫度、壓力分布。由于飛行迎角的存在，使得鈍體實(shí)際迎風(fēng)駐點(diǎn)位置發(fā)生改變，流場(chǎng)的軸對(duì)稱性被破壞，在較大迎角時(shí)，流場(chǎng)分布在X—Z平面上下有很大不同。由圖3可知，隨著迎角增大，背風(fēng)區(qū)母線的再壓縮激波逐漸變?nèi)酰饾u與脫體激波直接融為一體，連成了一線。而在迎風(fēng)母線上，再壓縮激波隨迎角增大愈加強(qiáng)烈，在波后出現(xiàn)了一個(gè)明顯的高溫高壓區(qū)。并且在鈍體壁面與噴口之間也形成了一個(gè)局部高溫區(qū)。比較各圖上、下母線的溫度、壓力，在迎風(fēng)面（即下母線）上的圖1拓?fù)浼熬W(wǎng)格Fig.1Topologyandgrid圖2流線及馬赫?

王立強(qiáng)等：鈍體逆向噴流減阻降溫?cái)?shù)值仿真研究溫度、壓力要高于背風(fēng)面（上母線）上的溫度、壓力。2.1氣動(dòng)力（1）阻力由圖3對(duì)稱面上，不同迎角條件鈍體壁面溫度分布云圖可以看出，逆向噴流將弓形激波推離鈍體后形成了不同的包絡(luò)外形，相當(dāng)于改變了鈍體的外形，這使得鈍體受到阻力也會(huì)有差異。不同迎角條件下的阻力系數(shù)見表1。各系數(shù)計(jì)算參考長度、參考面積均取1。當(dāng)飛行迎角在0°～15°之間變化，無噴狀態(tài)下的阻力系數(shù)隨迎角增大變化不大，而有噴狀態(tài)下，阻力值隨迎角增大而增大。從表中不難看出，在小迎角時(shí)，有噴相對(duì)于無噴阻力減小幅度較大，在迎角0°時(shí)減小幅度最大為24.72%，迎角越大減小幅度越校有、無噴的阻力曲線如圖5所示。從圖中可直觀看出，隨迎角增大，無噴狀態(tài)阻力比較平穩(wěn)，基本隨迎角變化略微波動(dòng)，而有噴狀態(tài)阻力隨迎角增大在單調(diào)變大。（2）壁面壓力各迎角下，鈍體縱向?qū)ΨQ面的壁面壓力曲線及壓力云圖如圖6所示，其中p_up、p_down分別表示鈍體上、下母線壓力。圖6(a)是迎角為0°時(shí)的壓力分布，由于流場(chǎng)參數(shù)是對(duì)稱的，因此上母線與下母線的壓力是相同的，在圖中二者的壓力曲線完全重合。隨著來流迎角的增大，下母線（受力由虛線所示）受到的氣流的“擠壓”變得愈發(fā)明顯，并且壓力圖3溫度分布Fig.3Temperaturedistribution圖4壓力分布Fig.4Pressuredistribution表1有、無噴狀態(tài)鈍體阻力Table1Dragofbluntbodywithandwithoutjet圖5阻力曲線Fig.5Dragcurves77

【參考文獻(xiàn)】：
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