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喉道顶板可调侧压式进气道初步研究

作　者: 陈秋华
导　师: 张堃元
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 侧压式进气道变几何喉道顶板可调数值模拟风洞实验溢流放气起动性能
分类号: V231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

超燃冲压发动机是高超声速飞行器的理想动力装置。高超声速进气道作为其重要部件而得到了国内外有关机构的广泛研究。其中,高超声速进气道的起动性能和工作马赫数范围是决定超燃冲压发动机性能的两个重要指标。有关文献认为通过对进气道进行变几何调节可以改善进气道的起动性能,也提出并研究了一些高超声速进气道变几何方案。本文分析了国内外一些高超声速进气道变几何方案,并用数值模拟的方法分析了溢流放气对进气道起动性能的影响。在此基础上,针对侧压式进气道,作者提出了一种新的变几何方案——侧压式进气道喉道顶板可调方案。然后对该变几何方案进行了数值模拟研究,发现该方案可以降低进气道的起动马赫数,扩大进气道的工作范围,有望解决进气道再起动马赫数比起动马赫数高所遇到的问题,同时在来流马赫数较低时,可以改善流场的均匀性。在此基础上,设计了一个喉道顶板可调的进气道模型,首次在国内完成了这种变几何侧压式进气道模型的M3.85风洞试验,证明该进气道在设计起动马赫数M3.85下具有良好的自起动特性,而且可以将起动马赫数进一步降低,验证了该方案的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-22
  1.1 引言  12-13
  1.2 国内外超燃冲压发动机技术研究现状  13-17
    1.2.1 国外超燃冲压发动机技术研究现状  14-16
    1.2.2 国内超燃冲压发动机技术研究现状  16-17
  1.3 侧压式进气道  17-20
    1.3.1 侧压式进气道简介  17-18
    1.3.2 侧压式进气道研究进展  18-20
    1.3.3 变几何侧压式进气道研究意义  20
  1.4 本文的主要研究内容  20-22
第二章国内外高超声速进气道变几何方案研究  22-29
  2.1 国外高超声速进气道变几何方案研究  22-27
    2.1.1 法国高超声速进气道变几何方案  22-24
    2.1.2 日本高超声速进气道变几何方案  24-26
    2.1.3 美国高超声速进气道变几何方案  26-27
  2.2 国内高超声速进气道变几何方案  27-29
第三章溢流放气对进气道起动及自起动性能影响的理论分析  29-38
  3.1 进气道起动和自起动概念、现象和产生原因  29-31
    3.1.1 进气道起动和自起动的基本概念  29
    3.1.2 进气道不起动现象及产生原因  29-31
  3.2 关于进气道不起动和自起动的经典理论  31-32
    3.2.1 Kantrowitz 理论  31
    3.2.2 等熵流理论  31-32
  3.3 溢流放气对进气道起动性能影响的理论分析  32-38
    3.3.1 进气道起动指标  32-33
    3.3.2 溢流放气的几种几何形式与数学描述  33
    3.3.3 一典型溢流放气的Busemann 进气道  33-34
    3.3.4 溢流放气对进气道起动、自起动性能理论分析  34-38
      3.3.4.1 溢流放气窗口的开口面积  34-38
第四章喉道顶板可调对侧压式进气道性能影响的数值模拟研究  38-58
  4.1 侧压式进气道变几何方案  38-40
  4.2 物理模型、网格及计算条件  40-41
  4.3 计算结果与分析  41-56
    4.3.1 顶板附面层隔离通道开启面积的大小对进气道起动性能的影响  41-45
    4.3.2 来流马赫数增加，进气道起动的最小隔道开启量可逐渐减小  45-50
    4.3.3 进气道处于不起动状态时，隔离通道开启可使其重新起动  50-54
    4.3.4 在较高马赫数情况下已起动进气道隔离通道关闭过程  54-56
  4.4 本章小结  56-58
第五章喉道顶板可调对侧压式进气道起动性影响的实验研究  58-72
  5.1 实验模型和实验设备  59-64
    5.1.1 实验模型  59-62
    5.1.2 实验风洞及测试方法  62-64
  5.2 风洞实验结果和分析  64-71
    5.2.1 顶板附面层隔离通道闭合-打开-闭合情况  64-67
    5.2.2 顶板附面层隔离通道打开-闭合-打开情况  67-71
  5.3 小结  71-72
第六章结论和探讨  72-75
  6.1 结论  72-73
  6.2 探讨  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
在读期间发表的文章  80

喉道顶板可调侧压式进气道初步研究

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