论文摘要
内收缩进气道是一种利用三维曲面压缩的高超声速进气道,具有压缩效率高、进出口截面形状灵活可控的优势,但由于在低马赫数时存在起动问题,难以适应宽速域工作范围的要求。为了实现未来飞行器宽速域工作、部件高度一体化的愿景,本文对宽速域工作的内收缩进气道一体化设计开展研究。首先,针对内收缩进气道低马赫数范围起动困难这一问题,开展了非对称捕获改善进气道起动的研究。数值模拟结果表明,随着侧偏距离的增加,进气道的自起动马赫数降低,内收缩进气道的起动问题得到了改善。其次,针对内收缩进气道能否应用于并联式涡轮基组合动力高速通道这一问题,开展了几何可调的内收缩进气道与涡轮进气道的一体化设计研究。数值结果表明,通过几何可调方案,TBCC内并联内收缩进气道在0~6的马赫数范围内均能起动。在各工况点下,TBCC进气道均保持较高的压缩效率和流场品质。再次,针对内收缩进气道能否在转级马赫数顺利起动这一问题,对TBCC内并联可调内收缩进气道的模态转换过程进行了研究,得到了高低速双通道气流耦合情况下的流场及性能变化规律。研究表明,在模态转换过程中,高低速通道能保证流量及推力的平稳过渡;对冲压通道继续施加反压引发的耦合现象,可以使分离区及耦合激波较好的稳定在喉道段,推迟了由反压诱发的不起动现象,具有较高的应用价值。最后,针对组合动力和飞行器前体的一体化问题,开展了乘波前体与TBCC内并联可调内收缩进气道的一体化研究。研究表明,一体化构型充分利用了前体的高升阻比及预压缩特性,流量系数较高,压缩性能较好,进一步提高了TBCC进气道的抗反压能力。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 国内外研究进展 1.2.1 内收缩进气道 1.2.2 组合循环发动机进气道 1.2.3 乘波前体与发动机进气道一体化 1.3 存在的主要问题 1.4 本文主要研究内容第二章 改善内收缩进气道起动的侧偏捕获设计研究 2.1 内收缩进气道设计方法 2.1.1 特征线法及基准流场反设计 2.1.2 流线追踪和截面渐变方法 2.1.3 粘性修正方法 2.2 侧偏捕获内收缩进气道数值计算模型 2.2.1 几何模型 2.2.2 数值模拟方法 2.2.3 数值模型算例验证 2.2.4 网格无关性验证 2.3 计算结果 2.3.1 侧偏捕获对起动过程的影响 2.3.2 侧偏对再起动过程分离的影响 2.3.3 侧偏捕获对流向涡结构的影响 2.4 本章小结第三章 TBCC内并联可调内收缩进气道设计研究 3.1 TBCC内并联可调内收缩进气道方案设计 3.1.1 中间截面形状可控的内收缩进气道设计方法 3.1.2 高速冲压通道设计 3.1.3 低速涡轮通道设计 3.1.4 宽域工作时高低速进气道调节方案 3.2 单通道模态下的流场特性研究 3.2.1 涡轮模态流场特性0=0.5'> 3.2.1.1 Ma0=0.50=1.5'> 3.2.1.2 Ma0=1.50=2.0'> 3.2.1.3 Ma0=2.00=2.5'> 3.2.1.4 Ma0=2.5 3.2.2 冲压模态流场特性0=2.55.5'> 3.2.1.1 Ma0=2.55.50=5.56.0'> 3.2.1.2 Ma0=5.56.0 3.3 单通道模态下的性能规律研究 3.3.1 单通道通流状态性能规律 3.3.2 单通道反压状态性能规律 3.4 本章小结第四章 内收缩进气道与涡轮通道的模态转换研究 4.1 模态转换过程中分流板旋转对流场的影响 4.1.1 分流板不同旋转角度下的流场特性 4.1.2 分流板不同旋转角度下的性能规律 4.2 双通道流动耦合研究 4.2.1 分流板位置α=13.44°时 4.2.1.1 仅对冲压通道施加反压 4.2.1.2 仅对涡轮通道施加反压 4.2.2 分流板位置α=10.08°时 4.2.2.1 仅对冲压通道施加反压 4.2.2.2 仅对涡轮通道施加反压 4.2.2.3 冲压诱发的耦合状态下,对涡轮通道的抗反压能力影响 4.3 分流板受力分析 4.4 本章小结第五章 乘波前体与TBCC内收缩进气道一体化设计研究 5.1 乘波前体设计 5.2 乘波前体与TBCC内收缩进气道一体化设计方案 5.2.1 乘波前体与TBCC内收缩进气道组合总体构型 5.2.2 乘波前体与高速内收缩通道组合构型 5.2.3 乘波前体与低速涡轮通道组合构型 5.3 乘波前体与TBCC内收缩进气道一体化流场及性能分析 5.3.1 乘波前体与高速内收缩通道一体化构型流场及性能 5.3.2 乘波前体与低速涡轮通道一体化构型流场及性能 5.4 本章小结第六章 总结与展望 6.1 结论 6.2 展望参考文献致谢在学期间的研究成果及发表的学术论文
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 马涛
导师: 苏纬仪
关键词: 高超声速内收缩进气道,涡轮基组合动力,宽速域,乘波,前体,一体化
来源: 南京航空航天大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 力学,航空航天科学与工程
单位: 南京航空航天大学
分类号: V211.48
DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000549
总页数: 89
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标签：高超声速内收缩进气道论文; 涡轮基组合动力论文; 宽速域论文; 乘波论文; 前体论文; 一体化论文;
