超声速隔离段精细流动结构试验研究

摘要

隔离段是超燃冲压发动机内部的重要结构.作为高超声速进气道的延伸,隔离段为高速气流供进了一步压缩的流动空间并且能够有效地防止下游燃烧产生的反压对进气道流动的影响.为了研究其内部复杂的流动结构进而阐明隔离段起动性能的相关流动机理,本文采用先进的流动显示技术NPLS(Nano-tracer Planar Laser Scattering)开展了不同来流条件下的隔离段流场结构试验研究.本文所设计的超声速隔离段试验风洞其唇口角可以在0°～16°范围内连续可调,尾部带有节流调节装置可模拟由于燃烧室反压说导致的流动堵塞现象.研究结果表明:NPLS技术清晰地揭示了超声速边界层、边界层分离、激波、马赫盘和滑移线等流动结构,揭示了隔离段不同运行状态下流场结构的差异.另外,表面压力的测量结果从另一方面定量地解释了流动显示测量的定性结论,二者所反映的流动规律一致.并且结果表明适度的隔离段入口收缩比能够提供顺利的起动条件,而收缩比过大或过小则易导致边界层严重分离进而影响起动性能.同时,压比曲线表明8°唇口角的隔离段具有最强的抗压能力.