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曲锥前体/内转进气道一体化设计与试验研究

郑晓刚 李中龙 李怡庆 张旭 朱呈祥 尤延铖

郑晓刚, 李中龙, 李怡庆, 等. 曲锥前体/内转进气道一体化设计与试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 28-35, 48. doi: 10.11729/syltlx20190019
引用本文: 郑晓刚, 李中龙, 李怡庆, 等. 曲锥前体/内转进气道一体化设计与试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(5): 28-35, 48. doi: 10.11729/syltlx20190019
Zheng Xiaogang, Li Zhonglong, Li Yiqing, et al. Integrated design and experimental research for curved fore-body and 3D inward turning inlet[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 28-35, 48. doi: 10.11729/syltlx20190019
Citation: Zheng Xiaogang, Li Zhonglong, Li Yiqing, et al. Integrated design and experimental research for curved fore-body and 3D inward turning inlet[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(5): 28-35, 48. doi: 10.11729/syltlx20190019

曲锥前体/内转进气道一体化设计与试验研究

doi: 10.11729/syltlx20190019
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51606161

国家自然科学基金项目 91441128

国家自然科学基金项目 11602209

中央高校基本科研业务费专项资金项目 20720170055

详细信息
    作者简介:

    郑晓刚(1994-), 男, 浙江衢州人, 博士研究生。研究方向:高超声速外流乘波体及内转进气道设计, 高超声速推进技术研究。通信地址:福建省厦门市厦门大学航空航天学院(361005)。E-mail:xiaogangzheng@stu.xmu.edu.cn

    通讯作者:

    朱呈祥,E-mail: chengxiang.zhu@xmu.edu.cn

    尤延铖, yancheng.you@xmu.edu.cn

  • 中图分类号: V231.3

Integrated design and experimental research for curved fore-body and 3D inward turning inlet

  • 摘要: 介绍了曲锥前体/内转进气道一体化的设计方法,针对进气道侧壁外扩角这一设计因素,设计了具有不同捕获形状的两套一体化构型,并完成了两套模型在马赫数Ma=6.0、0°迎角状态下的风洞试验及数值模拟对比。结果表明,基于该一体化设计方法,曲锥前缘产生的初始入射激波在设计状态下能够完全封闭进气道唇罩,进而起到抑制唇罩溢流和提高一体化构型流量捕获能力的效果。在设计条件下,进气道侧壁外扩角的增加有助于减少侧壁产生的溢流,从而提高一体化构型的流量捕获能力。同时,外扩角的增大将导致下游反压前传速度加快,从而恶化进气道的内部流场并降低一体化构型的反压特性。因此,设计此类一体化构型时,需要考虑外扩角对捕获流量和进气道出口性能的综合影响,选择合适的进气道侧壁外扩角度以达到设计需求。
  • 图  1  曲锥前体/内转进气道几何布局示意图

    Figure  1.  Schematic of the curved fore-body and the inward turning inlet

    图  2  内转进气道入口形状设计

    Figure  2.  Design of the inlet capture shape

    图  3  曲锥前体/内转进气道一体化试验模型

    Figure  3.  Schematic of two test models

    图  4  两试验模型的唇罩形状示意图

    Figure  4.  Inlet lip shapes of two test models

    图  5  曲锥前体/内转进气道一体化试验模型拆解图

    Figure  5.  Exploded schematic of test model

    图  6  一体化试验模型装配图

    Figure  6.  Assembled schematic of test model

    图  7  风洞试验中试验模型安装位置示意图

    Figure  7.  Schematic of installation position of the test model in the wind tunnel

    图  8  典型测点动态压力信号时间历程

    Figure  8.  Dynamic pressure signal at typical measuring point

    图  9  试验模型1网格结构图

    Figure  9.  Mesh distribution of model 1

    图  10  设计通流状态下试验模型1对称面激波形态

    Figure  10.  Shock wave on the symmetry plane of model 1 under design conditions

    图  11  设计通流状态下试验模型2对称面激波形态

    Figure  11.  Shock wave in the symmetry plane of model 2 under design conditions

    图  12  试验模型流线示意图

    Figure  12.  Streamlines distribution of two test models

    图  13  设计通流状态下试验模型压缩侧沿程压力分布对比

    Figure  13.  Pressure ratio on the ramp surfaces of two test models under design conditions

    图  14  试验模型对称面马赫数云图

    Figure  14.  Mach number contours on the symmetry plane of two test models

    图  15  两模型的横截面流场特征对比

    Figure  15.  Slice comparison of flow characteristics of two test models

    图  16  反压条件下试验模型压缩侧沿程压力分布对比

    Figure  16.  Pressure ratio on the ramp surfaces of two test models under back-pressure conditions

    表  1  试验模型1、2的设计参数

    Table  1.   Design parameters of two models

    δ/(°) θ/(°) Le/m TCR ICR Ac/m2
    模型1 52.48 -11.77 0.518 6.0 2.95 0.01302
    模型2 52.48 52.48 0.470 6.0 2.97 0.01297
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    表  2  试验模型1、2流量捕获系数对比

    Table  2.   Mass flow rate ratio of two test models

    Start condition Max back-pressure condition Unstart condition
    试验模型1 0.819 0.821 0.366
    试验模型2 0.959 0.963 0.496
    下载: 导出CSV

    表  3  试验模型1、2抗反压能力对比

    Table  3.   Back-pressure performance of two test models

    Start condition Max back-pressure condition Unstart condition
    试验模型1 55.89 135.91 54.25
    试验模型2 19.18 53.03 38.88
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    表  4  试验模型1、2喉道性能对比

    Table  4.   Throat performance of two test models

    Mathroat pthroat/p0 pthroat, t/p0, t
    试验模型1 2.93 19.44 0.523
    试验模型2 2.44 29.08 0.357
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-21
  • 修回日期:  2019-06-26
  • 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