隔离段激波串振荡的射流调控机理

摘要

超燃冲压发动机隔离段内存在激波串振荡非定常现象，易导致进气道不起动以及由于共振对结构产生疲劳破坏等问题，因此，本文利用主动射流控制方法抑制激波串的振荡，并对其控制机理进行研究。
　　首先，本文对主动射流控制方法的主要控制参数进行研究，研究结果表明射流缝宽和位置对射流控制效果影响较大。在稳态反压下，稳态射流和非稳态射流均当射流缝位于进气道唇口板位置且射流缝宽为2mm时，对激波串振荡的抑制效果最好。
　　其次，在最佳的射流缝宽和位置开展了稳态反压下射流角度和动量系数等参数对激波串振荡影响的研究。结果表明，只有当稳态射流速度与壁面的夹角大于90度时，才能抑制激波串的振荡；当射流动量系数在0.006至0.0465范围内变化时，随着射流角度越大，射流动量系数越大，对应的控制效果越佳。采用非稳态射流控制时，射流幅值越小，频率越大，对应的控制效果越好。射流抑制激波串振荡的主要原因是由于射流的作用使唇口反射激波角度偏转，激波入射的位置提前，离普朗特-迈耶膨胀区较远，边界层抗逆压梯度的能力增强，所以分离泡减小，进而削弱了激波串与唇口反射激波诱导的分离泡之间相互作用，抑制了激波串的振荡。
　　此外，研究发现，采用主动射流控制方式可有效提高进气道的抗反压能力。
　　最后，对动态反压下射流对激波串的影响进行了研究。结果发现动态反压的频率很大程度上决定激波串振荡的频率。稳态射流控制下，在本文研究范围内，射流的动量系数越小，控制效果越好。非稳态射流控制下，射流频率对激波串振荡的影响较小，射流的幅值越大，控制效果越好。

目录

声明

注释表

第一章 绪 论

1.1隔离段的研究背景

1.2国内外隔离段研究现状

1.3激波串振荡的流动控制

1.4本文主要研究工作

第二章 数值模拟方法与验证

2.1计算方法

2.2算例验证

2.3物理模型

2.4边界条件

2.5网格无关性验证

2.6本章小结

第三章 射流缝宽度和位置的影响

3.1射流缝宽度的影响

3.2射流缝位置的影响

3.3本章小结

第四章 稳态反压下激波串振荡的稳态射流调控数值研究

4.1射流角度对激波串振荡的影响

4.2射流动量系数对激波串振荡的影响

4.3本章小结

第五章 稳态射流调控的三维分析

5.1物理模型和数值模拟方法介绍

5.2射流对隔离段压力振荡时域特性的影响

5.3射流对隔离段激波串结构的影响

5.4射流对隔离段压力振荡频谱特性的影响

5.5本章小结

第六章 稳态反压下激波串振荡的非稳态射流调控数值研究

6.1射流频率对激波串振荡的影响

6.2射流幅值对激波串振荡的影响

6.3本章小结

第七章 动态反压下激波串振荡的射流调控数值研究

7.1稳态射流动量系数对激波串振荡的影响

7.2射流频率对激波串振荡的影响

7.3射流幅值对激波串振荡的影响

7.4本章小结

第八章 总结和展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

致谢

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