基于特征线追踪的超声速矩形截面喷管设计

摘要

本文提出了一种基于特征线追踪和残差修正思想进行超声速流场设计的新方法,以解决全三维超声速流场设计问题.通过预先给定中心线上马赫数分布,结合残差修正的概念,分别设计了方形截面和倒矩形转高矩形超声速喷管.结果表明,所设计流道内部不存在集中的膨胀波或压缩波,出口马赫数分布均匀,气流品质较高,由此验证了特征线追踪方法在三维变截面超声速流道设计中的有效性.该方法通过假设特征线在边界层亚声速区域内的走向垂直于壁面,可直接设计得到粘流构型而无需传统方法中的边界层修正,同时由于所设计流道截面均为已知矩形,与现有其它设计方法相比,其构型更易于加工,特征线追踪反设计方法由本文首次提出,并高效利用了CFD强大的计算功能.