【摘 要】
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进气道整流罩作为保护超燃发动机内流道的精密部件以及降低气动变化带来的控制难度的部件,目前较广泛地被应用于各型号的高速飞行器。为深入探究开罩过程中内外流流场演化过程,本文基于非定常动网格技术,从流动的角度对特征流场结构展开研究。首先,基于二维进气道的抛罩过程总结了动网格方法。根据研究问题的特点对比了光顺重构法、重叠网格法、域动分层法三种工程易行的动网格方法,总结了每种动网格方法的优缺点。由于光顺重构
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进气道整流罩作为保护超燃发动机内流道的精密部件以及降低气动变化带来的控制难度的部件,目前较广泛地被应用于各型号的高速飞行器。为深入探究开罩过程中内外流流场演化过程,本文基于非定常动网格技术,从流动的角度对特征流场结构展开研究。首先,基于二维进气道的抛罩过程总结了动网格方法。根据研究问题的特点对比了光顺重构法、重叠网格法、域动分层法三种工程易行的动网格方法,总结了每种动网格方法的优缺点。由于光顺重构法的网格更新对于复杂模型容易失败,采用域动分层法划分网格域时较为繁琐,后续工作采用重叠网格法进行。接着,研究了二维进气道堵罩及抛罩过程的流场特征。基于前向台阶理论提出了一种流场模型来提高堵罩流场计算的收敛速度,且可应用于某些带有大分离区流场的快速估算。分析了进气道抛罩过程的流动演化特征,指出了整流罩前方分离区的变化规律。其次,研究了三维进气道抛罩过程的内外流动态特性。针对工作来流条件的飞行器抛罩过程分析出流场演化过程的特征流动结构,指出整流罩的罩前V型激波与罩尾的后向台阶为影响内流道流动的两个主要因素,分析了进气道喉部捕获流量变化曲线,并归纳出两个整流罩运动预估公式。再次,研究了不同来流马赫数下三维进气道抛罩过程的内外流动态特性。分析了三种典型的起动/不起动流场演化过程,通过分析特征流动结构与进气道喉部捕获流量变化曲线,归纳出喉部流量激增与V型激波诱导出的肩部分离区“自持”为导致进气道不起动的两个重要因素。最后,提出了三种基于整流罩改进进气道起动性能的手段。分析了不同开罩时间下进气道内流场演化的流动特征,获得了开罩时间影响进气道起动的流场机理。验证了减小整流罩质量、整流罩转轴位置后移、整流罩尾部型面改造均能改善进气道的起动性能。
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