非常規(guī)隔離段流場特征與氣動性能的數(shù)值研究.pdf

1、隔離段是高超聲速推進系統(tǒng)關鍵的氣動部件之一，其性能影響著推進系統(tǒng)的穩(wěn)定工作裕度。隔離段截面形狀、隔離段長度與當量直徑比是影響隔離段性能的兩個主要因素，本文在長度與當量直徑比相同的前提下，對三種不同截面類型的隔離段（橢圓形隔離段、方轉橢圓隔離段和矩形隔離段）進行了三維數(shù)值仿真。分析了不同截面形狀下隔離段的流場特征，總結了截面形狀變化對隔離段性能影響的規(guī)律，給出了不同來流條件下隔離段出口參數(shù)的變化趨勢，可以為今后非常規(guī)隔離段的設計提供參考。

2、 首先分析了隔離段截面形狀對其內部流場特征的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同截面形狀的隔離段，其流場特征和激波串結構不同，進而影響其抗反壓能力。結果表明，在均勻來流條件下，當來流馬赫數(shù)小于2 時，流場和激波串結構基本對稱；當來流馬赫數(shù)大于2時，流場和激波串結構出現(xiàn)不對稱，此時激波串不再關于隔離段幾何中線對稱，隨著來流馬赫數(shù)增大，這種不對稱現(xiàn)象加劇。 其次研究了隔離段截面形狀對其氣動性能的影響。對比分析發(fā)現(xiàn)，橢圓形隔離段抗反壓能力較強

3、，方轉橢圓隔離段次之，矩形隔離段最弱。其中橢圓形隔離段的抗反壓能力隨著長短半軸比減小逐漸增強，當長短半軸比為1 時（即圓形），隔離段的抗反壓能力最強；方轉橢圓隔離段的抗反壓能力受截面變化規(guī)律影響很大；矩形隔離段的抗反壓能力則隨著寬高比增大而減弱。同時結果表明，隔離段截面形狀對出口馬赫數(shù)和溫升比基本沒有影響，而對出口總壓恢復影響顯著。其中，圓形隔離段總壓恢復最大，方轉橢圓隔離段總壓恢復最小。 最后研究了來流條件對隔離段性能的影響。