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近几年三维内收缩式进气道由于其独特的优势而逐渐越来越引起人们的关注。南京航空航天大学内流研究中心在国际上首次提出了一种新型的三维内收缩式进气道概念:内乘波式进气道。通过前期的数值模拟和风洞试验的研究结果表明,与常规的进气道相比,内乘波式进气道具有较高的综合性能。本文在课题组前期研究共做的基础上,通过改变ICFC基本流场等熵压缩段的Busemann型线,设计出流场长度短,内压缩比例也小的新型基本流场,并基于此基本流场采用变截面内乘波式进气道设计技术得到了进气道三维造型,经过数值模拟与优化得到了最优造型。全文研究内容主要包括以下几个方面: (1)采用变截面内乘波式进气道设计方法,选定合适的进出口形状,根据改变出口马赫数得到的15个ICFC基本流场,得到了进气道三维造型,并对该造型进行了全粘性NS方程数值求解。结果表明该进气道在M3.0起动,且设计马赫数下流量系数达到0.992,起动马赫数下流量系数为0.960。 (2)ICFC基本流场虽然具备较好的综合性能,但还是有改进的空间,改进方法就是保持ICFA段型线不变,将Busemann型线往下偏置,保证入射激波不弯曲且激波后无马赫盘现象。采用改进后的基本流场,利用变截面内乘波式进气道设计技术,得到了变截面内乘波式进气道有粘造型。通过对比三种不同进口形状的进气道三维造型,发现三种方案对于进气道性能的影响不大,它们能实现在设计马赫数下基本全流量捕获来流,且在低马赫数(M3.2)下流量捕获系数依然保持0.98以上。 (3)通过人为调整变截面内乘波式进气道三维造型进一步增大了进气道外压比例,设计了起动马赫数为3.0的进气道三维造型,并对其进行了数值模拟研究。结果表明该造型在兼顾起动性能和总压恢复具有更好的综合性能。在设计马赫数下(M3.5),进气道流量系数达到0.983,总压恢复系数达到0.495,可抗28倍来流静压;起动马赫数下(M3.0),进气道流量系数为0.938,总压恢复系数为0.682. (4)在第五章进气道造型的基础上通过减小喉道截面面积得到了M3.2起动的进气道造型,在零反压情况下进气道比第四章设计的进气道性能更优。在设计马赫数下(M3.5),进气道流量系数为0.985,总压恢复系数为0.538,可抗30倍来流静压;起动马赫数下(M3.0),进气道流量系数为0.956,总压恢复系数为0.641。