非等直截面及复杂环境下隔离段流动特性研究

摘要

超燃冲压发动机技术发展给隔离段研究提出了新的问题：矩形进气道与圆形燃烧室结构如何衔接以及壁面粗糙度、热效应等复杂环境对隔离段性能有怎样影响。为了解决以上问题，本文采用理论分析、数值计算和实验研究等方法进行了探索。
　　全文工作可以概括为两部分：
　　一是研究了矩形转圆隔离段设计方法，获得了设计参数对隔离段性能影响规律，并将其应用于二元高超声速进气道设计中，分析了带等直矩形隔离段、矩形转圆隔离段及中轴线偏转矩形转圆隔离段进气道方案的性能。结果表明：截面角区和宽高比沿程变化快慢程度是影响矩形转圆隔离段性能的主要因素，而与具体的截面曲线形式无关；采用文中给出的双线性参数设计的隔离段性能较好，且随宽高比增加性能下降速率最小；三种进气道方案在通流时性能相近，而在抗反压能力上矩形转圆方案有明显提高。
　　二是研究了复杂环境对隔离段性能影响，重点进行了非对称来流下带粗糙度的隔离段直连实验，利用数值模拟分析了不同来流总温及壁面换热量影响规律。结果表明：粗糙度的存在会减小来流非对称性影响，使薄附面层一侧压升无波动现象且激波密度增加波节变短，激波串结构趋于对称；此外，不利于抗反压能力提高，实验条件下与光滑隔离段相比下降约8.7％；总温增加或向隔离段内部气流传热都会使得附面层发展加快，相同反压下初始激波位置会前移，而从气流中吸热结果相反，有利于抑制分离区形成和发展。

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图、表说明

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.3 研究存在的问题及本文主要工作

第二章 基于超椭圆曲线的方转圆隔离段设计与参数研究

2.1 引言

2.2 设计方法

2.3 截面渐变对隔离段性能影响分析

2.4 方转圆隔离段参数研究

2.5 小结

第三章 矩形转圆隔离段设计与性能分析

3.1引言

3.2 设计方法

3.3 性能分析

3.4 带矩形转圆隔离段的高超声速进气道

3.5 小结

第四章 非对称来流下带粗糙度的隔离段性能研究

4.1 引言

4.2 实验设备与模型

4.3 实验结果讨论与分析

4.4 粗糙度影响的数值模拟

4.5 小结

第五章 热效应对隔离段性能影响研究

5.1 引言

5.2 计算模型与数值验证

5.3 来流总温对隔离段性能影响

5.4 壁面换热对隔离段性能影响

5.5 小结

第六章 总结与展望

6.1 论文的主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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