非对称来流下矩形转圆隔离段研究

摘要

为了适应超燃冲压发动机模块化设计及圆形燃烧室的需求，隔离段必须设计成矩形截面渐变为圆形出口的形状；目前隔离段的研究主要是在进口对称来流的条件下进行，而实际隔离段进口环境十分复杂，以非对称来流条件为主。因此，本文针对以上问题，利用数值模拟手段以及开展直连式风洞实验相结合的方式进行研究。
　　本文首先继续完善了基于超椭圆曲线的截面渐变的矩形转圆隔离段设计方法，利用数值模拟方法开展了在非对称来流条件下矩形转圆隔离段进口来流参数以及出口流场反压对隔离段性能的影响研究，对比分析了非对称来流条件下两种不同截面形状隔离段的性能，并与对称来流下隔离段性能进行了对比，研究表明：出口反压增大，激波串长度增加，但隔离段性能下降；在相同反压时，矩形转圆隔离段的总恢复系数较等直矩形隔离段的总压恢复系数提高了5％；进口来流非对称会造成隔离段的抗反压能力及流场品质下降；在相同条件下，进口马赫数增大有利于提高隔离段的抗反压能力；进口附面层厚度增加会导致出口总压恢复系数以及隔离段的抗反压能力下降。
　　其次，利用数值仿真手段开展了复杂环境对隔离段性能影响的初步研究，结果表明：粗糙度的存在会导致隔离段的抗反压能力下降；随来流总温的增加，隔离段的抗反压能力会降低。
　　论文着重进行了在马赫数2.1且进口来流非对称下矩形转圆隔离段风洞实验研究。实验结果表明：在非对称来流条件下，矩形转圆隔离段壁面沿程压力分布规律与等直矩形隔离段沿程压力分布规律的趋势一致，上壁面沿程压力曲线前部呈波动式上升，后半部上升平缓；而下壁面沿程压力曲线整体上升较为平缓；随出口反压增大，激波串的初始位置逐渐向前移，总压恢复系数减小，矩形转圆隔离段最大能承受4.1倍来流静压，极限反压状态下出口总压恢复系数为0.505。与对称来流下的实验对比，极限抗反压能力下降了8%，总压恢复系数降低了4%。

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注释表

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2国内外研究状况

1.3本文主要研究工作

第二章 矩形转圆隔离段的设计与流动特性研究

2.1引言

2.2矩形转圆隔离段的设计方法

2.3矩形转圆隔离段流动特性研究

2.4小结

第三章 非对称来流条件下矩形转圆隔离段性能分析

3.1引言

3.2非对称来流下出口反压对矩形转圆隔离段的影响研究

3.3非对称来流下两种隔离段性能比较

3.4不同来流条件下矩形转圆隔离段的对比分析

3.5非对称来流下来流马赫数对矩形转圆隔离段的影响研究

3.6非对称来流下进口附面层厚度对矩形转圆隔离段的影响研究

3.7小结

第四章 非对称来流下复杂环境对矩形转圆隔离段的影响初步研究

4.1 引言

4.2 粗糙度对矩形转圆隔离段的影响

4.3 进口来流总温对矩形转圆隔离段的影响

4.4 小结

第五章 非对称来流下矩形转圆隔离段实验研究

5.1引言

5.2实验设备与模型

5.3 实验结果讨论与分析

5.4小结

第六章 总结与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间发表的论文及参与的科研工作