2.4m跨声速风洞壁板参数对核心流均匀性的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaelAstronauticaSinicaSep．252015V01．36No92930-2938ISSN1000．6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．CR2．4m跨声速风洞壁板参数对核心流均匀性的影响刘光远*，王瑞波，郭秋亭，魏志，谢疆宇中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，绵阳621000摘要：跨声速风洞试验段壁板参数多，影响规律复杂，获得壁板参数对流场均匀性的影响规律是提高设备调试质量与效率的关键途径。基于2．4n3跨声速风洞多期流场校测试验情况，以马

2、赫数分布标准偏差为指标，汇总分析了大型跨声速风洞试验段壁板结构参数对核心流均匀性的影响规律。结果表明，核心流均匀性对试验段入口处加速区壁板开孔率特别敏感，除保证开孔率分布连续外，还应避免加速区气流的过膨胀效应。在风洞运行范围内，引射缝均发挥降低堵塞干扰的作用。关键词：跨声速风洞；流场调试；核心流均匀性；壁板参数；标准偏差中图分类号：V211．7文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)09—2930—09核心流均匀性是衡量风洞性能优劣的重要指标，直接影响试验数据的准确度和后期试验／飞行相关性修正，对飞行器研制质量影响重大[1]。对于跨声速风洞，运行参数确定

3、后，核心流均匀性主要取决于试验段壁板开孔率、引射缝、扩开角等结构参数，影响变量多、调试难度大[2]。摸清各参数对流场品质的影响规律，不仅可以提高风洞调试运行的质量效率，而且对试验段壁板设计也具有一定的指导作用。在试验段透气壁模拟方面，部分研究者根据壁面附近出／人流附面层情况，对开孔壁板进行简化，进而模拟跨声速试验段流场。Chan分析孑L壁附面层发展规律，提出了透气壁边界的模拟方法[3]。在此基础上，Yang直接设置穿孔流动压降定义透气壁边界条件，对不同开孔率壁板进行了数值模拟[4]。丛成华等采用穿孔流动压降确定穿孔流动速度的方法进行模拟，结果与试验吻合较好[51；但该

4、压降与来流速度、局部开孑L率及壁板厚度等参数相关，求取难度大且不具备通用性。Benson等对局部孔壁低超声速附面层进行了建模分析，发现跨声速范围内利用简化的透气壁条件无法模拟真实的穿孔流动影响[6。7]。因此，在无法对孔壁进行准确建模前，传统的实验分析方法仍是跨声速风洞流场调试的主要手段[8]。在试验段透气壁实验研究方面，郑国锋从理论上对试验段气流加速问题进行了研究[9]，证明人口膨胀区结构参数对跨声速流场均匀性会产生较大影响；Elfstrom对AEDC16ft(1ft=304．8mm)跨声速风洞不同开孔率流场调试结果[1叩进行研究后认为壁面开孔率在较宽的运行范围内存

5、在最佳的分布规律口川。近年来，国外主要风洞试验机构将重点放在减小洞壁干扰方面，先后利用二维翼型L1213。、三角翼[141等模型在不同流向开孔率状态下的试验结果确定最适合的流向开孔分布。这些结果对于跨声速试验设备的调试工作具有一定指导作用，但目前仍缺少大型跨声速风洞结构参数收稿日期：2014—09—16；退修日期：2014—12—01；录用日期：2015-01-19；网络出版时间：2015—01-2715：07网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V20150203．1825002htmI*通讯作者Tel：0816-2462320E-

6、mail：liugyu@mail．ustcedu．ca戤用播武．L

7、uGY，WangRB．GuoQT．etal．Wallparametersinfluenceoncenterlineflowuniformityin2．4mtransonicwindtmnelEJ2．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015，36(9)：2930-2938．超光远，王瑞波．郭教亭．等．2．4m跨声速风调壁板参数对核心流均匀性的影响iJj，航空学撮．2015，36(9)：2930-2938．刘光远等：2．4m跨声速风洞壁板参数对核心流均匀性的影响对流

8、场调试的影响研究。本文结合2．4m跨声速风洞(简称2．4m风洞)各试验设备流场校测情况[1}”]，以核心流马赫数分布标准偏差为衡量指标，分析了试验段结构参数对核心流均匀性的影响，以期为我国后续大尺寸、低温、连续式跨声速风洞的建设和调试提供借鉴。1试验设备与方法1．1试验设备2．4m风洞为暂冲型、引射式、半回流增压风洞，Ma范围为0．3～1．2，基于弦长f一0．24m的Re范围为1．76×106～17．00×106。全／半模试验段尺寸为2．4m×2．4m×7．0m，壁板沿轴向开有孔径为24mm与气流成60。的斜孔，利用搓板或人工堵孔方法实现开孔率调节，