二次流对超声速环型空气引射器真空度的影响.doc

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1、二次流对超声速环型空气引射器真空度的影响二次流对超声速环型空气引射器真空度的影响二次流对超声速环型空气引射器真空度的影响　　1叫，足种超声速气体射流技术，其作原埋1.超声速引射器具有结构简单体积小反应迅速等特心。在航空航天71和，防国民1业等领域得到了广泛的应用。超声速引射器典型的应用领域包括火箭发动机高空试车台真空系统高超声速吸气推进研宄所需地面试验系统火箭冲压气动激光器和化学激光器压力恢复系统等等4尽管超声速引射器系统结构较简单，但其引射扩压管道内流场极其复杂，涉及超声速底部流动超声速剪切层激波附面层干扰等多种复杂流动现象，而且这些流动现象还相互作用和千扰在前的1作

2、作片数1诚解零次流环型超他空气1射器的流场结构，探讨17腔强的影响因素，得出了在引射器几何构形不变的情况下，盲腔压强与引射气流总压之比基本保持为常数1物理模型和数值方法问。由于环型引射器几何构形和流场结构是轴对称的，因此采用的控制方程为维轴对称雷诺平均收稿日期2002乜基金项目国家部委基金项目资助，1方程，湍流模型采用了标准的双方程模型。环型引射器结构包括环型超声速喷管混合室第喉道和亚声速扩压段。为了反映不同的设计参数对引射器性能的影响，计算时选取的参数与文崎1稍有不同。喷管设计马赫数抓71=3.，喷管出口面积与混合室入口面积之比固壁条件，探讨零次流时的流场结构，再设定

3、不同的压强入口条件，探讨不同的次流流量对引射器真空度的影响。　　1.1维轴对称控制方程守识形式的控制方，别，中1.2湍流模型在动量方程和能量方程中，涉及到湍流粘性系数认，它必须通过湍流模型求得，这里采用工程上广泛应用的8两方程揣流模艰。其中湍流云氐为湍流耗散率。面站它们的输运方程其中，模型常数Cle=l44，C2e=l，C=009，OK=l0，oe=l3，CK征平均速度梯度对湍流动能的影响，是压缩性修正项。，7，〃为自地音速，为比热比，付空气取1.4.　　1.3数值方法采，1和关法求解超声速环型射器流场。数价1求觯。，空间上采月1阶迎风格式付连纯方程动量方程和能量方程进

4、行尤合求解，这种费合求解方法对于弓射器管道内超声速流场结构的捕捉至关重要接着再求解湍流输运方程时间上采用显式的此屯泣方法进行迭代推洗直至流场夂敛。　　声速引射器引射扩压管道长径比较大，管道内的超声速剪切层和激波附面层干扰流场结构，对数值计算中网格的横向尺度和纵向尺度提出了较高的要衣因此计算中的网格数量较大。另方面，环型引射喷嘴的喉道尺度非常小而引射管道的尺寸相对较大，整个流场尺度存在明显的刚性问，如果将引射喷嘴流场和引射管道流场作为个整体进行数值计算，流场计算的收敛过程将非常缓慢，计算效率下降。，几射器常1作时，射喷嘴流场为超速满流，要引射气流和被引射气流+产生严霞的乐

5、强不匹配问，引射喷嘴流场就不受引射管道流场的影响，计算中可以将引射喷嘴流场和引射营道流场分离，先计算引射喷嘴流场，再以引射喷嘴出口参数作为引射管道入口参数进行引射管道流场计算，以提2结果分析2.1引射喷嘴流场98值3.0接近。3给出了引射喷嘴出口径向总压恢复系数分布，可以看出，除壁面附面层区域夕，引射气流在引喷嘴内膨胀过程的总压恢蔓系数接近说叫引射喂嘴总压损欠较小。　　和第喉道内流场压强分布=0019时，引射器混合室和第喉道内流场压强分布2.2引射扩压管道流场采极其相似，来自环型引射喷嘴的超声速气流进混合审后。由介宰通道面积远远大于引射喷嘴出面枳，闪此超声速气流在混合室

6、段迸步膨胀，=该膨汽流在轴线形成第道反射斜激伯斜激波iiSS5o7打在管道壁面上时，厉，痛1起壁，而！EET2LYZ层分离，形成典型的人反射波，这些波系在管道内来回1反射，从而在混合室和第喉道内形成复杂的波系结6引射扩压管道亚声速扩压段压强分布构。从5可以看出，与次流相比，fieLiintheilimrdifiuT使盲腔压强升高，从而限制了超声速引射气流在混合室内进步膨胀的程结果使引射气流在轴线上反射形成的反射斜激波强度减弱，该斜激波打在混合室壁面时没有引起附而以分离，有无次流对引肘器1扩段的流场结构影响较小。冬6给出了亚扩段内流场压强分布，可以看出，在1扩段内，由，激

7、波阴血层干扰形成激波；1结构，超贞速气流讪过这些激波串减速增压，最后以环境压强排入周围大气。　　分布。可以看出，在零次流和引射系数较小时，混合室入口形成了回旋涡结构，方面，在靠近引射喷嘴出口区域存在超声速剪切流动，低速次流在高速引射气流的卷吸下被带走另方面，超声速引射气流在混合室内进步膨胀，最后撞在中心轴线上形成反射激波，在撞击点附近形成很高的逆压梯度，在，撕，捕，避，滕趣瞧，曝，被。！　　流量刚好平衡时，就得到了盲腔的平衡压强。在引射气流总压定的情况下，零次流时的盲腔平衡压强最低，当次流的流量增大时即引射系数增大，次流入口压强升高。从7