复杂入口条件下超燃冲压发动机隔离段气动性能研究

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1、中图分类号:V231.3论文编号：102870218-S039学科分类号:080703硕士学位论文复杂入口条件下超燃冲压发动机隔离段气动性能研究研究生姓名骆红朱学科、专业动力机械及工程研究方向内流气体动力学指导教师金志光副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringFlowPerformanceStudyofScramjetI

2、solatoratDistortedIncomingFlowConditionsAThesisinPowerMachineryandEngineeringbyLuoHongzhuAdvisedbyAssociateProf.JinZhiguangSubmittedinPartialFulfillmentOftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注

3、和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要超燃冲压发动机实际工作中进气道唇口激波及肩部膨胀波在隔离段内形成复杂的反射波系和激波/边界层干扰，这些因素导致隔离段入口形成显著的非均匀流场结构，势必对隔离段内的流动及性能造成影响

4、。本文采用能够模拟隔离段真实入口流场的简化模型，研究了隔离段在唇口斜激波、肩部膨胀波及非对称附面层干扰下的气动性能，获得了复杂入口条件下隔离段长度对性能的影响规律。论文首先在保证隔离段长度相同情况下，对比分析了复杂入口与均匀入口条件下的隔离段流动特性。结果表明，与均匀入口条件隔离段相比，Ma4工况下，复杂入口条件隔离段抗反压能力下降5.7%，总压恢复系数下降6.4%，其激波串长度明显偏离Waltrup公式预测结果；随反压增加，二者激波串形态变化存在很大差异。其次，在不同的复杂入口条件下，研究了隔离段长度对隔离段性能的影响规律。

5、结果表明，Ma4工况时，最大压升相同情况下，复杂入口隔离段所需长度比均匀入口隔离段长2倍隔离段高度，而Ma6工况则长1倍隔离段高度；对于不同复杂入口条件隔离段，综合考虑最大压升与隔离段长度，Ma4工况下的最佳隔离段长度约为11倍隔离段高度，而Ma6工况下则为13倍隔离段高度，且两种工况下最大压升均可达到极限压升的96%以上；此外，根据不同复杂入口隔离段的抗反压性能计算结果，拟合出隔离段入口动量畸变指数与极限反压之间的关系，利用该关系式可预估不同复杂入口条件下隔离段的极限反压。最后，针对复杂入口条件下升压与降压过程中隔离段内出现

6、的激波串迟滞回路现象进行了研究。结果表明，Ma4工况下反压相同时，升压与降压过程中激波串位置相差约为1到2倍隔离段高度，而Ma6工况则相差约为0.5到1倍隔离段高度。通过复杂入口条件下隔离段内分离区简化模型及抗反压能力简化曲线，得出导致这种迟滞现象的主要原因是激波/边界层干扰诱导的边界层分离。关键词：超燃冲压发动机，隔离段，复杂入口条件，最佳隔离段长度，极限反压I复杂入口条件下超燃冲压发动机隔离段气动性能研究ABSTRACTScramjetisolatorswillbeinterferedwithincidentshockwa

7、vesandcornerexpansionwavesintheactualworksituationwhichleadtomultiplereflectionshockwavesandshockwave/turbulentboundary-layerinteractions.Thesedistortedfactorswillhaveseriousinfluenceontheflowintheisolation.Inordertostudytheflowperformanceofisolatorsundertheinfluenc

8、eofobliqueshock,expansionwaveandasymmetricboundarylayer,theflowfieldoftheisolatorissimulatedwithisolatorsatdistortedincomingflowconditions