2元超声速混压式进气道的设计及进-发匹配分析

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1、第42卷第3期2016年6月航空发动机AeroengineV01．42No．3Jun．20162元超声速混压式进气道的设计及进一发匹配分析余天宁，吴虎(西北工业大学动力与能源学院，西安710114)摘要：为了更好解决航空发动机进气道的设计和匹配问题，应用多目标遗传算法进行2元超声速混压式进气道的优化设计。以流场数值计算结果为基础，分析了该进气道在不同来流马赫数、背压条件下的工作状态和流场特性，并得出该不可调2元超声速混压武进气道在不同来流马赫数下对流量系数妒的特性曲线图，将其特性数据导入某型涡轮喷气发动机的总体计算程序中，完成了进一发匹配分析

2、，同时给出了进一发匹配规律。结果表明：不可调2元超声速混压式进气道在设计点具有较好的匹配性能，但具有良好匹配特性的工作范围有限。关键词：超声速进气道；优化设计；进一发匹配；数值模拟：航空发动机中图分类号：V228．7文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．03．009DesignforTwo—-DimensionalSupersonicMixedCompressionnletandAnalysisofInlet-EngineMatchingYUTian—ning．WUHu(SchoolofPowe

3、randEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710114，China)Abstract：Inordertopreferablysolveproblemsofthedesignandmatchingofinlet，themulti-targetGeneticAlgorithm(GA)wasusedtooptimizethedesignoftwo-dimensionalsiapersonicmixedcompressioninlet．Basedontheresultofnumerical

4、simulation，theworkingstatusandflowfieldcharacteristicsoftheinletunderdifierentMachnumberandbackpressureconditionswereanalyzed．Acharacteristiccurvegraphabout‘P(dischargecoefficient)ofthenonadjustabletwo—dimensionalsupersonicmixedcompressioninletwasdrawn，andcharacteristicdata

5、oftheinletwasimposedintoacalculatingprogramofaturbojetengine．Theinlet—enginematchingwasanalyzedandthelawofinlet——enginecompatibilitywasgiven．Theresultsshowthatthenonadjustableinlettakesgoodmatchingperformanceatthedesignpointwhiletheworkingrangeislimited．Keywords：supersonici

6、nlet；optimizationdesign；inlet—enginematching；numericalsimulation；aeroengine0引言飞行来流马赫数Ma0>2．0的超声速飞行器一般采用混压式进气道的设计【11，以获得较满意的综合性能。应用多目标遗传算法对2元超声速混压式进气道进行优化设计，所选定的优化目标是使进气道在设计马赫数Mad下能获得较高的总压恢复系数和较低的阻力系数，同时还要保证在非设计状态的低Mao条件下，在进气道内部的斜板处不会发生脱体激波的现象121。目前，进气道设计研究主要建立在空气动力学、计算流体力学和

7、风洞试验的基础上。随着计算流体力学(CFD)的不断发展，以及计算机性能的逐步增强，通过流场数值模拟计算得到的结果准确性不断提高，更多地被应用到进气道设计及性能评估中。采用计算流体力学的方法得出超声速进气道的性能数据，建立合理的数学模型，从而可以进一步从理论上研究进一发匹配及其调节规律问题，是分析研究超声速进气道与航空发动机匹配的未来发展方向[3]。本文应用多目标遗传算法完成了进气道的优化设计工作；并以流场数值计算结果为基础，分析了该进气道在不同条件下的工作状态和流场特性。1进气道设计模型本文中的不可调2元超声速混压式进气道采用收稿日期：201

8、5—12—14作者简介：余天宁(1992)，男，在读硕士研究生，研究方向为航空流体机械设计及流场数值模拟；E—mail：yutianning@foxmail．cor