高超声速气流中MHD激励诱导与控制斜激波的实验研究

摘要

本文研制了高超声速磁流体流动控制实验系统，主要包括高超声速激波风洞（M数7），等离子体电源与磁场装置，参数测量系统，同步控制系统和流动控制实验段。利用MHD（Magnetohydrodynamics，磁流体动力）流动控制技术研究了高超声速气流中斜激波诱导与控制问题。首先进行了MHD激励诱导斜激波的实验研究，之后研究了MHD激励对绕尖劈斜激波和壁面压力的影响，最后将MHD应用于进气道模型进口激波系控制上并开展了初步实验研究。通过光学测量，压力测量和电参数测量，研究了MHD激励参数与斜激波角度、位置、气流偏转角度和波后气体压力的关系。结果表明：MHD激励能够改变近壁区的压力和温度，形成虚拟气动型面，在无激波区域诱导出斜激波，使得波后气流马赫数降低，气流方向发生偏转；MHD激励诱导出斜激波并使得气流方向发生偏转，改变了尖劈和进气道前体处的气流参数，斜激波角度减小，位置推后，绕尖劈MHD激励减弱激波强度最高达到43.61%，进气道进口MHD激励使得激波系偏转最高达到9.5°，进气道壁面压力减小22.91%。高超声速气流中MHD激励控制斜激波的研究对于飞行器减阻、推力矢量控制、乘波飞行控制和进气道激波系控制等均有重要作用。