内并联型组合动力进气道模态转换过程中流道间干扰特性研究

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在内并联型组合动力进气道模态转换过程中,流道间可能因为高/低速流道下游的燃烧反压而造成相互干扰。研究该干扰现象对认识流道间气动耦合机理与控制组合动力进气道平稳模态转换以及提高组合动力安全都具有重要意义。鉴于此,本文通过仿真方法对内并联型组合动力进气道模态转换过程中流道间干扰现象开展研究。首先,针对本文设计的基准内并联型进气道,对其模态转换过程中不同分流比下的流场进行准定常流动特性研究。结果表明:按高/低速流道初始结尾激波位置的不同,可将内并联型组合动力进气道模态转换过程中流道间干扰情况分为四类。在低速流道结尾激波位于低速流道内部及分流板前方的情况下,当高速流道节流到一定程度时,高速流道都将对低速流道产生干扰,分别为第一类及第二类干扰情况;在高速流道结尾激波位于高速流道内部及分流板前方的情况下,当低速流道节流到一定程度时,低速流道都将对高速流道产生干扰,分别为第三类及第四类干扰情况。对于稳态的流道间干扰现象,其最显著的特征为:随着节流流道出口反压增大,节流流道的结尾激波沿流向前移,而另一流道结尾激波将沿流向回退,与此同时两流道出口的流量、静压、马赫数等一系列流动参数都将改变。然后,针对非稳态的流道间干扰现象,采用非定常仿真开展进一步研究,得到了干扰流场的具体演化过程及典型流态特征。非稳态的高/低速流道间干扰现象出现后,进气道流场出现了随时间周期性的振荡现象,其典型流态特征为:高速流道内的分离区及其伴随的波系结构与低速流道内分离区及其伴随的波系结构在各自流道内往复振荡。但不同干扰情况中不同分流比下甚至同一干扰情况同一分流比下振荡流场的不同发展阶段内,其振荡的频率、振幅及影响范围不尽相同。最后,以基准内并联型进气道为原型,设计了分流板前缘不同曲率半径的两种进气道方案,初步探索了分流板前缘形态对模态转换过程中高/低速流道间干扰的影响。结果表明:随着分流板前缘曲率半径的增大,第一类与第二类干扰情况中不同分流比下,高速流道临界反压呈下降趋势;第三及第四类干扰情况中不同分流比下,低速流道临界反压总体呈上升趋势。而且,在两种新方案下,四类干扰情况中不同分流比下流场稳定与失稳的情况依然延续基准方案的规律。
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