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外并联式TBCC进气道模态转换风洞试验及模型典型影响因素分析

刘愿 钱战森 向先宏

刘愿, 钱战森, 向先宏. 外并联式TBCC进气道模态转换风洞试验及模型典型影响因素分析[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 18-27. doi: 10.11729/syltlx20190007
引用本文: 刘愿, 钱战森, 向先宏. 外并联式TBCC进气道模态转换风洞试验及模型典型影响因素分析[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 18-27. doi: 10.11729/syltlx20190007
Liu Yuan, Qian Zhansen, Xiang Xianhong. An analysis on typical influencing factors of wind tunnel experimental model of over-under TBCC inlet mode transition[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 18-27. doi: 10.11729/syltlx20190007
Citation: Liu Yuan, Qian Zhansen, Xiang Xianhong. An analysis on typical influencing factors of wind tunnel experimental model of over-under TBCC inlet mode transition[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 18-27. doi: 10.11729/syltlx20190007

外并联式TBCC进气道模态转换风洞试验及模型典型影响因素分析

doi: 10.11729/syltlx20190007
基金项目: 

航空科学基金项目 2017ZA27005

详细信息
    作者简介:

    刘愿(1987-), 男, 贵阳大方人, 工程师。研究方向:高马赫数数值模拟计算。通信地址:辽宁省沈阳市皇姑区阳山路1号航空工业气动院(110034)。E-mail:liuyuanqdy@163.com

    通讯作者:

    钱战森, E-mail: qianzs@avicari.com.cn

  • 中图分类号: V211.48

An analysis on typical influencing factors of wind tunnel experimental model of over-under TBCC inlet mode transition

  • 摘要: 开展了外并联式TBCC进气道典型模态转换条件下的气动特性风洞试验研究,获得了其主要气动性能参数,并验证了所采用的CFD方法的基本可靠性。以CFD为主要手段,针对该TBCC进气道模型开展了侧板缝隙、前缘钝化以及内型面迎风台阶3方面加工偏差对进气道气动性能影响的研究。结果显示:分流板与侧板之间的缝隙导致了高、低速通道之间的窜流,在缝隙为0.5 mm时,高速通道总压恢复系数增加量可达2.13%,同时流量系数增加2.27%,这对进气道气动性能的评估产生了影响,模型侧板缝隙应小于0.5 mm;在一般加工精度(0.3 mm)下,前缘钝化半径对进气道气动性能的影响较小,进气道性能参数基本保持不变;在一般装配精度(0.5 mm)下,内型面迎风台阶对进气道流量系数基本无影响,进气道总压恢复系数的减小量小于0.44%,能够满足进气道气动性能的评估要求。
  • 图  1  外并联TBCC进气道模态转换模型及尺寸

    Figure  1.  Design scheme of TBCC mode transition

    图  2  TBCC进气道分流板站位图

    Figure  2.  Sketch of splitter positions

    图  3  外并联式TBCC进气道试验模型

    Figure  3.  Experimental model of external parallel TBCC mode transition

    图  4  风洞流场纹影

    Figure  4.  Schlieren of flow field structure

    图  5  节流锥进锥示意图

    Figure  5.  Sketch of throttle cone motion

    图  6  进锥过程中的反压变化曲线

    Figure  6.  The back pressure of the high speed channel in the coning process

    图  7  双通道流量系数

    Figure  7.  The flow coefficient

    图  8  双通道总压恢复系数

    Figure  8.  The total pressure recovery coefficient

    图  9  试验车次3的风洞流场纹影

    Figure  9.  Schlieren of the flow field structure in Case 3

    图  10  计算网格

    Figure  10.  Computational mesh for TBCC inlet

    图  11  高速通道气动性能参数曲线

    Figure  11.  Aerodynamic performance parameters of the high speed channel

    图  12  高速通道出口总压云图

    Figure  12.  The total pressure contours of the high speed channel

    图  13  TBCC进气道马赫数云图

    Figure  13.  Mach number contour of TBCC inlet

    图  14  流场结构对比图

    Figure  14.  Comparison of the flow field structures obtained by experiment and CFD

    图  15  沿程压力分布对比曲线

    Figure  15.  The static pressure distribution along the center line of TBCC inlet

    图  16  分流板与侧板的缝隙示意图

    Figure  16.  The gap sketch between the splitter and the side wall

    图  17  TBCC进气道流场结构

    Figure  17.  The flow field structure of TBCC inlet

    图  18  TBCC进气道双通道气动参数

    Figure  18.  The aerodynamics performance parameters of the dual-flowpath

    图  19  前缘钝化示意图

    Figure  19.  Sketch of leading edge bluntness

    图  20  前缘处马赫数云图

    Figure  20.  The Mach number contour around the leading edge

    图  21  TBCC进气道双通道气动参数

    Figure  21.  The aerodynamics performance parameters of the dual-flowpath

    图  22  高速通道内壁面迎风台阶示意图

    Figure  22.  Sketch of upwind step

    图  23  试验车次1工况,进气道有、无迎风台阶流场结构图

    Figure  23.  The flow field structure of the TBCC inlet

    图  24  试验车次3工况,进气道有、无迎风台阶流场结构图

    Figure  24.  The flow field structure of the TBCC inlet

    图  25  试验车次3工况,进气道有、无迎风台阶流场压力图

    Figure  25.  The static pressure contour of the TBCC inlet

    图  26  TBCC进气道高速通道气动参数

    Figure  26.  The aerodynamics performance parameters of the high speed tunnel

    表  1  TBCC进气道气动性能评估状态

    Table  1.   Conditions of TBCC inlet mode transition wind tunnel experiment

    试验车次
    Case
    实际马赫数 前室总压
    /Pa
    分流板站位
    /(°)
    模型状态
    1 2.55 288 829.8 0 涡轮通道主要工作
    2 2.55 305 258.0 4.5 两通道共同工作
    3 2.55 305 692.7 9.0 冲压通道主要工作
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    表  2  有缝相对于无缝的进气道性能参数增量

    Table  2.   Increment of aerodynamics performance parameters for the side gap case versus basic case

    通道 参数 D=0.5 mm D=1.0 mm
    高速通道 ΔΦ 2.27% 6.88%
    Δσ 2.13% 1.09%
    低速通道 ΔΦ -0.61% -1.43%
    Δσ 0.12% -0.081%
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    表  3  前缘钝化相对于尖前缘进气道性能增量

    Table  3.   Increment of aerodynamics performance parameters for the blunt leading edge case versus basic case

    参数 R=0.3 mm R=0.6 mm
    高速通道 ΔΦ -0.10% -0.34%
    Δσ -0.083% -0.017%
    低速通道 ΔΦ -0.83% -1.82%
    Δσ -0.71% -1.64%
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    表  4  有台阶相对于无台阶状态的进气道性能增量

    Table  4.   Increment of aerodynamics performance parameters for the upwind step case versus basic case

    参数 h=0.5 mm h=1.0 mm
    高速通道 ΔΦ 0.044% 0.048%
    Δσ -0.44% -1.28%
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-03
  • 修回日期:  2019-09-04
  • 刊出日期:  2019-10-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日