复杂进出口条件下隔离段非定常流动现象研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yetigai
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隔离段是超燃冲压发动机的一个重要组成部分。在实际流动过程中,即使隔离段进出口始终维持定常状态,隔离段内的激波串也会产生一定频率的振荡现象,而这一现象的形成机理目前尚不明确。因此,本文对复杂进出口条件下隔离段非定常流动现象进行了研究。  首先,本文研究了一种复杂进出口条件隔离段动态计算模型,并与传统带进气道的隔离段模型进行了性能对比。结果表明:两种模型在相同的工况下频率之间相差0.1%,振幅相差4.13%。在此基础上,研究了附面层抽吸和隔离段出口反压施加方式对隔离段动态性能的影响,由此得出了适用于隔离段动态性能计算的最佳模型。  其次,本文研究了唇口激波强度、隔离段入口马赫数以及内压段长度对隔离段动态性能的影响规律。随着唇口激波强度的增大,隔离段内激波串振荡的频率逐渐变大,但是激波串的振荡形式会产生随机变化。对于仅含有单一频率的激波串自激振荡现象,各测点压力脉动的频率均与激波串振荡的频率相同,但是与隔离段出口相比,激波串头道激波处下壁面测点无量纲压力脉动的振幅增加了71.9%。对于含有多种频率复合而成的激波串自激振荡现象,与隔离段出口相比,激波串头道激波处下壁面测点的第一阶振动的振幅与第二、三阶振动的振幅的比值分别增加了4.49倍和5.08倍,并且第一阶振动的频率逐渐接近激波串自激振荡的主频。随着隔离段入口马赫数的增加,激波串自激振荡的形式会由等幅振荡逐渐变为阻尼振荡,最终变为定常流动。但是对于等幅振荡现象,激波串振荡频率会逐渐变大。当改变内压段长度时,随着唇口激波的入射位置距离隔离段入口越远,激波串自激振荡现象越明显。  论文最后对圆形隔离段进行了隔离段入口马赫数、隔离段入口气流的非均匀程度以及隔离段出口反压对激波串自激振荡现象影响的动态性能实验。结果表明,针对均匀来流下7.6倍长径比的隔离段,Mfl6工况下激波串自激振荡的频率均为610Hz,Mfl5工况为585Hz,且Ma6工况不同工况下激波串振荡的振幅较Ma5工况均减少约50%,这与数值仿真结果所发现的规律相同。针对13倍长径比的隔离段,在Ma5和Ma6工况下,与均匀入口条件相比,非均匀入口条件下激波串自激振荡的频率均增加5%,振幅增加约一倍。对于Ma6直连式模型,随着反压的增加,激波串自激振荡的频率基本保持在610Hz,振幅会增大近3倍。
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