隔离段流场-壁面热耦合机理

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1、中图分类号:V231.3论文编号：102870215-S127学科分类号:082502硕士学位论文隔离段流场-壁面热耦合机理研究生姓名王赫学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向内流气体动力学指导教师苏纬仪副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringMechanismofth

2、eInteractionbetweenFlowfieldandWallTemperatureinRectangularIsolatorsAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyWangHeAdvisedbyAssociateProfessorSuWeiyiSubmittedinPartialFulfillmentOftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014

3、万方数据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：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文以超燃冲压发

4、动机隔离段为研究背景，采用数值模拟与风洞试验相结合的办法，对壁面热效应下隔离段内激波串气动特性进行了研究。首先，基于Olivier于2014年发表的关于壁面温度对激波串影响的文章，选取大宽高比矩形隔离段进行数值模拟研究，并针对不同来流条件及不同宽高比进行横向对比。发现激波串长度影响因子A与附面层动量损失厚度和斯坦顿数有关。在低反压时，影响因子A受动量损失厚度影响大，激波串前缘位置随壁温增加而靠前；反压较高时，斯坦顿数起主导作用，随着壁温的增加，激波串位置逐渐后移。在来流总温较高时激波串前缘位置更

5、靠前，抗反压能力更弱。小宽高比的附面层动量损失厚度与斯坦顿数均高于大宽高比，但抗反压能力较弱；小宽高比激波串长度受壁温影响较小。其次，设计了对称来流条件下小宽高比隔离段热效应实验。结果表明壁面温度对矩形隔离段的激波串长度、临界反压、总压恢复系数均有影响。在低反压时，壁温越高，激波串前缘位置靠前；反压较高时，激波串前缘位置受壁温影响小。壁温增加，临界反压减小，总压恢复系数升高。激波串长度预测因子A的均值随壁面温度升高而增加，但在不同出口压比下，A值呈现一定波动性。壁温不影响激波串形态结构。最后，论

6、文研究了热效应下激波串非定常特性以及激波串振荡状态下前缘位置预测方法。发现激波串内分离包与诱导激波产生的分离包之间的作用会造成激波串振荡，在低出口压比时，壁温越高激波串振荡越明显；出口压比接近临界压比时，激波串振荡不受壁温影响。若激波串前方来流未受振荡影响，采用增比为0.25的静压升法预测下壁面激波串前缘位置最为精确；若激波串前方来流为非定常状态，采用增比为0.25的压力系数改进法预测上壁面前缘位置更好；预测主流区激波串起始位置则采用增比为0.75的压力系数改进法更为准确。关键词：隔离段，壁温，

7、激波串，附面层动量损失厚度，激波串振荡I万方数据隔离段流场-壁面热耦合机理ABSTRACTThemechanismoftheinteractionbetweenflowfieldandwalltemperaturewasinvestigatedinrectangularscramjetisolatorsusedacombinationofnumericalsimulationsandexperiments.Basedonthenewresearchaboutwalltemperatureinfl

8、uenceonashocktrainbyOlivier,Theflowcharacteristicsofthehighaspectratiorectangularcross-sectionisolatorwithdifferentwalltemperatureswereinvestigatedby3Dnumericalsimulation.Inaddition,comparisonsofthecharacteristicswerecarriedoutunderdifferentincomingf