留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

超声速喷管起动过程激波结构演化特征

王成鹏 杨锦富 程川 王文硕 徐培 杨馨 焦运 程克明

王成鹏, 杨锦富, 程川, 等. 超声速喷管起动过程激波结构演化特征[J]. 实验流体力学, 2019, 33(2): 11-16. doi: 10.11729/syltlx20180143
引用本文: 王成鹏, 杨锦富, 程川, 等. 超声速喷管起动过程激波结构演化特征[J]. 实验流体力学, 2019, 33(2): 11-16. doi: 10.11729/syltlx20180143
Wang Chengpeng, Yang Jinfu, Cheng Chuan, et al. Research on evolution of starting shock in a supersonic nozzle[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(2): 11-16. doi: 10.11729/syltlx20180143
Citation: Wang Chengpeng, Yang Jinfu, Cheng Chuan, et al. Research on evolution of starting shock in a supersonic nozzle[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(2): 11-16. doi: 10.11729/syltlx20180143

超声速喷管起动过程激波结构演化特征

doi: 10.11729/syltlx20180143
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51776096

国家自然科学基金项目 51476076

空气动力学国家重点实验室研究基金项目 SKLA20180304

详细信息
    作者简介:

    王成鹏(1978-), 男, 山东人, 副教授。研究方向:高速空气动力学, 实验空气动力学。通信地址:江苏省南京市秦淮区御道街29号航空学院342信箱(210016)。wangcp@nuaa.edu.cn

    通讯作者:

    王成鹏, E-mail:wangcp@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: V211.7

Research on evolution of starting shock in a supersonic nozzle

  • 摘要: 通过改变进出口压比,对马赫数2.7的二维对称拉瓦尔喷管流动进行了试验研究,给出了超声速喷管起动过程中的激波结构演化特征。在试验过程中,固定喷管喉道出口面积比,改变喷管上下游压比,使喷管起动激波从喉道发展到喷管出口处,逐渐过渡到设计工况。在起动激波向下游发展的过程中,喷管内流动经历了教科书上给出的理论过程:喉道正激波、扩张段内正激波、喷管出口马赫反射、喷管出口规则反射、设计工况等;但由于附面层的存在,每一个过程与无粘情况下的激波示意图都有所不同。比如,试验中捕捉到的激波串在向下游的移动过程中,出现的由λ型激波向Х型激波的转变,以及激波串非对称现象的出现等。基于纹影和剪切敏感液晶摩阻显示技术获得了起动激波串的首道激波的三维特征。
  • 图  1  南京航空航天大学NH-1风洞扩压器的激波串

    Figure  1.  Shock train in NH-1 wind tunnel diffuser

    图  2  拉瓦尔喷管中气体流动状态理论示意图

    Figure  2.  Schematic illustration of flow state in Laval nozzle

    图  3  试验模型示意图

    Figure  3.  Schematic illustration of test model

    图  4  下壁面沿程压力分布曲线

    Figure  4.  Pressure distribution along the bottom wall

    图  5  规则反射和马赫反射纹影结果

    Figure  5.  Schlieren images of Mach reflection and regular reflection

    图  6  马赫反射和规则反射示意图

    Figure  6.  Mach reflection and regular reflection

    图  7  图 5(b)纹影对应的PIV流场

    Figure  7.  PIV image corresponding to Fig. 5(b)

    图  8  pb/p0=0.633喷管内纹影图和下壁面压力分布

    Figure  8.  Schlieren image and pressure distribution on the bottom wall under the condition of pb/p0=0.633

    图  9  喷管内纹影图和下壁面压力分布

    Figure  9.  Schlieren image and pressure distribution on the bottom wall under the conditions of pb/p0=0.509 and pb/p0=0.436

    图  10  喷管内纹影图和下壁面压力分布

    Figure  10.  Schlieren image and pressure distribution on the bottom wall under the conditions of pb/p0=0.329 and pb/p0=0.301

    图  11  pb/p0=0.240喷管内纹影图和下壁面压力分布

    Figure  11.  Schlieren image and pressure distribution on the bottom wall under the condition of pb/p0=0.240

    图  12  起动斜激波串位于扩压段时首道斜激波三维特征

    Figure  12.  3D characteristics of the leading oblique shocks when the starting shock train locates in the diffuser

  • [1] 王铁城.空气动力学实验技术[M].北京:航空工业出版社, 1985:36-48.

    Wang T C. Experimental technique for aerodynamics[M]. Beijing:Aviation Industry Press, 1985:36-48.
    [2] Babinsky H, Harvey J K. Shock wave-boundary-layer interactions[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 2011:48-51.
    [3] 童秉纲, 孔祥言, 邓国华.气体动力学[M].北京:高等教育出版社, 1990:82-90.

    Tong B G, Kong X Y, Deng G H. Gasdynamics[M]. Beijing:Higher Education Press, 1990:82-90.
    [4] 陆志良.空气动力学[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009:109-113.

    Lu Z L. Aerodynamics[M]. Beijing:Beihang Press, 2009:109-113.
    [5] Matsuo K, Miyazato Y, Kim H D. Shock train and pseudo-shock phenomena in internal gas flows[J]. Progress in Aerospace Sciences, 1999, 35(1):33-100. doi: 10.1016/S0376-0421(98)00011-6
    [6] 李桦, 范晓樯, 丁猛.超声速扩压器中激波串结构的数值模拟[J].国防科技大学学报, 2002, 24(1):18-21. doi: 10.3969/j.issn.1001-2486.2002.01.005

    Li H, Fan X Q, Ding M. Numerical simulation of the shock train structure in the supersonic diffuser[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2002, 24(1):18-21. doi: 10.3969/j.issn.1001-2486.2002.01.005
    [7] Gnani F, Zare-Behtash H, Kontis K. Pseudo-shock waves and their interactions in high-speedintakes[J]. Progress in Aerospace Sciences, 2016, 82:36-56. doi: 10.1016/j.paerosci.2016.02.001
    [8] Chang J T, Li N, Xu K J, et al. Recent research progress on unstart mechanism, detection and control of hypersonic inlet[J]. Progress in Aerospace Sciences, 2017, 89:1-22. doi: 10.1016/j.paerosci.2016.12.001
    [9] Hornung H G, Taylor J R. Transition from regular to Mach reflection of shock waves Part 1. The effect of viscosity in the pseudosteady case[J]. Journal of Fluid Mechanics, 1982, 123:143-153. doi: 10.1017/S0022112082002997
    [10] Hornung H G, Robinson M L. Transition from regular to Mach reflection of shock waves Part 2. The steady-flow criterion[J]. Journal of Fluid Mechanics, 1982, 123:155-164. doi: 10.1017/S0022112082003000
    [11] Gao B, Wu Z N. A study of the flow structure for Mach reflection in steady supersonic flow[J]. Journal Fluid Mechanics, 2010, 656:29-50. doi: 10.1017/S0022112010001011
    [12] Xiang G X, Wang C, Teng H H, et al. Study on Mach stems induced by interaction of planar shock waves on two intersecting wedges[J]. Acta Mechanica Sinica, 2016, 32(3):362-368. doi: 10.1007/s10409-015-0498-2
    [13] Hu Z M, Myong R S, Kim M S, et al. Downstream flow condition effects on the RR→MR transition of asymmetric shock waves in steady flows[J]. Journal Fluid Mechanics, 2009, 620:43-62. doi: 10.1017/S0022112008004837
    [14] Ben-Dor G. Shock wave reflection phenomena[M]. Berlin:Springer Press, 2007:3-6.
    [15] Wang D, Yu Y. Shock wave configurations and reflection hysteresis outside a planar Laval nozzle[J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2015, 28(5):1362-1371. doi: 10.1016/j.cja.2015.07.010
    [16] 焦运.带入射激波高速流动的全局表面摩擦力场测量方法研究[D].南京: 南京航空航天大学, 2017: 14-19.

    Jiao Y. Global surface shear stress measurement in high-speed flow including incident shock waves[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2017: 14-19.
  • 加载中
图(12)
计量
  • 文章访问数:  379
  • HTML全文浏览量:  216
  • PDF下载量:  22
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-18
  • 修回日期:  2018-12-18
  • 刊出日期:  2019-04-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日