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

射流对高超声速进气道起动性能的影响

靳一超 阎超 林博希

靳一超, 阎超, 林博希等 . 射流对高超声速进气道起动性能的影响[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(11): 2302-2309. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0191
引用本文: 靳一超, 阎超, 林博希等 . 射流对高超声速进气道起动性能的影响[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(11): 2302-2309. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0191
JIN Yichao, YAN Chao, LIN Boxiet al. Effect of injection on starting characteristics of hypersonic inlet[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(11): 2302-2309. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0191(in Chinese)
Citation: JIN Yichao, YAN Chao, LIN Boxiet al. Effect of injection on starting characteristics of hypersonic inlet[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(11): 2302-2309. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0191(in Chinese)

射流对高超声速进气道起动性能的影响

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0191
详细信息
    作者简介:

    靳一超  男, 硕士研究生。主要研究方向:计算流体力学

    阎超  男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:计算流体力学、空气动力学

    通讯作者:

    阎超, E-mail: yanchao@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V221+.3;TB553

Effect of injection on starting characteristics of hypersonic inlet

More Information
  • 摘要:

    为探索利用射流技术降低进气道起动马赫数的可行性,对二元高超声速进气道二维流场进行了数值模拟,通过对比不同工况的流场结构、流量系数及总压恢复系数,分析了射流对高超声速进气道的作用效果,并研究了射流速度、压强及倾角对进气道起动性能的影响。分析结果表明:施加射流,激波与进气道边界层原有干扰形式发生改变,是降低进气道起动马赫数的主要原因。研究还表明,增大射流速度利于提高控制效果,但持续增大射流速度,会造成隔离段反压升高,并且这一现象与射流压强相关,降低射流压强能使进气道起动的射流速度区间扩大,同时在不同射流倾角下,上述规律表现一致。该研究揭示了进气道起动能力随射流参数变化的系统性规律,可用于指导工程设计及优化。

     

  • 图 1  模型示意图

    Dj—射流截面宽度;Lj—射流缝深;L1—压缩段长度;L2—隔离段长度;L3—内缩段长度;α—压缩面倾角;β—扩张段倾角;Hth—隔离段高度; θc—唇口壁面倾角。

    Figure 1.  Sketch map of model

    图 2  进气道计算网格

    Figure 2.  Grids for calculation of inlet

    图 3  实验纹影图与CFD等密度线图对比[13]

    Figure 3.  Experimental schlieren photographs versus CFD density contours[13]

    图 4  壁面压强分布

    Figure 4.  Wall pressure distribution

    图 5  马赫数分布

    Figure 5.  Mach number distribution

    图 6  不同马赫数下的流场结构

    Figure 6.  Flow field structure with different Mach numbers

    图 7  不同射流速度下的马赫数分布

    Figure 7.  Mach number distribution at different jet velocities

    图 8  总压恢复系数及流量系数随射流速度变化

    Figure 8.  Variation of total pressure recovery coefficient and mass-captured coefficient with jet velocity

    图 9  不同射流速度下的壁面压强分布

    Figure 9.  Distribution of wall pressure at different jet velocities

    图 10  不同射流压强下的壁面压强分布

    Figure 10.  Distribution of wall pressure under different jet pressure

    图 11  不同射流压强下的流量系数

    Figure 11.  Mass-captured coefficient under different jet pressure

    图 12  不同射流压强下的总压恢复系数

    Figure 12.  Total pressure recovery coefficient under different jet pressure

    图 13  不同射流压强下的流动结构(不起动)

    Figure 13.  Flow structure under different jet pressure(unstart)

    图 14  不同射流压强下的流动结构(起动)

    Figure 14.  Flow structure under different jet pressure(start)

    图 15  不同射流倾角下的流量系数

    Figure 15.  Mass-captured coefficient under different jet angles

    图 16  不同射流倾角下的总压恢复系数

    Figure 16.  Total pressure recovery coefficient under different jet angles

    图 17  不同射流倾角下的流动结构(PjA)

    Figure 17.  Flow structure under different jet angles (PjA)

    图 18  θj=49°下的马赫数分布(PjA)

    Figure 18.  Mach number distribution with θj=49° (PjA)

    图 19  不起动状态的流动结构(PjB)

    Figure 19.  Flow structure under unstart state(PjB)

    表  1  不同马赫数下的总压恢复系数及流量系数

    Table  1.   Total pressure recovery coefficient and mass-captured coefficient under different Mach numbers

    工况 总压恢复系数/% 流量系数/%
    Ma=3.30 69.00 53.69
    Ma=3.28 27.62 26.65
    Ma=3.20 28.28 24.80
    下载: 导出CSV

    表  2  不同射流压强及速度的起动特性

    Table  2.   Starting characteristics under different jet pressure and velocities

    射流压强 Vjet/ain
    2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0
    Pj1 un st
    Pj2 un st st st
    Pj3 un st st
    Pj4 un st st st
    Pj5 un un st st st st
    Pj6 un un st st st st
    Pj7 un st st st st st un
    Pj8 un st un un
    Pj9 un un un un
    下载: 导出CSV

    表  3  不同射流倾角及速度下的起动特性(PjA)

    Table  3.   Starting characteristics at different jet angles and velocities (PjA)

    θj/(°) Vjet/ain
    3.65 4.0 4.5 5.0
    9 un st st st
    19 st st st st
    29 un st st st
    39 un st st st
    49 un un st st
    59 un un un st
    79 un un un
    下载: 导出CSV

    表  4  不同射流倾角及速度下的起动特性(PjB)

    Table  4.   Starting characteristics at different jet angles and velocities (PjB)

    θj/(°) Vjet/ain
    4.5 5.0 6.0 7.0
    9 un st st st
    19 un st st st
    29 un st st
    39 un st st
    49 un un un
    59 un un un
    79 un un un
    下载: 导出CSV
  • [1] HABERLE J, GULHAN A.Investigation of the performance of a scramjet inlet at Mach 6 with boundary layer bleed:AIAA-2006-8139[R].Reston:AIAA, 2006. doi: 10.2514/6.2006-8139
    [2] SMART M K, TREXLER C A.Mach 4 performance of hypersonic inlet with rectangular-to-elliptical shape transition[J].Journal of Propulsion and Powder, 2004, 20(2):288-293. doi: 10.2514/1.1296
    [3] WHITE M E, LEE R E, THOMPSON M W, et al.Tangential mass addition for shock/boundary-layer interaction control in scramjet inlets[J].Journal of Propulsion, 1991, 7(6):1023-1029. doi: 10.2514/3.23422
    [4] ROZARIO D, ZOUAOUI Z.Computational fluid dynamic analysis of scramjet inlet:AIAA-2007-0030[R].Reston:AIAA, 2007.
    [5] BITYURIN V A, BOCHAROV A N, LINEBERRY J T, et al.Experimental and theoretical study of MHD interaction in hypersonic ionized air flow over a wedge:AIAA-2004-1194[R].Reston:AIAA, 2004. doi: 10.2514/6.2004-1194
    [6] SHEIKIN E G, KURANOW A L.MHD control in hypersonic aircraft:AIAA-2005-1335[R].Reston:AIAA, 2005.
    [7] GORTON S, OWENS L, JENKINS L, et al.Active flow control on a boundary-layer-ingesting inlet:AIAA-2004-1203[R].Reston:AIAA, 2004.
    [8] ALLAN B, OWEN L, BERRIER B.Numerical modeling of active flow control in a boundary layer ingesting offset inlet:AIAA-2004-2318[R].Reston:AIAA, 2004.
    [9] VAN WIE D M, KWOK F T, WALSH R T.Starting characteristics of supersonic inlets:AIAA-1996-2914[R].Reston:AIAA, 1996.
    [10] FENG X P, LIN Z Y, ZHENG Y, et al.Adjusting principle of gas jet controlling inlet and numerical verification[J].Science China Technological Sciences, 2011, 54(11):2981-2986. doi: 10.1007/s11431-011-4553-3
    [11] 方传波, 夏智勋, 胡建新, 等.基于主动射流控制的二元混压式进气道起动特性研究[J].固体火箭技术, 2010, 33(3):280-284. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/gthjjs201003010

    FANG C B, XIA Z X, HU J X, et al.Study on starting characteristics of a two-dimensional supersonic inlet based on actve injection control[J].Journal of Solid Rocket Technology, 2010, 33(3):280-284(in Chinese). http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/gthjjs201003010
    [12] EMAMI S, TREXLER C A, AUSLENDER A H, et al.Experimental investigation of inlet-combustor isolators for a dual-mode scramjet at a Mach number of 4:NASA Technical Paper 3502[R].Washington, D.C.:NASA, 1995.
    [13] 林博希, 阎超, 李亚超.喷流干扰气动热数值模拟的若干影响因素[J].北京航空航天大学学报, 2016, 42(6):1210-1218. http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13974.shtml

    LIN B X, YAN C, LI Y C.Some influence factors in aerodynamic heat transfer numerical simulation of jet-interaction flow[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2016, 42(6):1210-1218(in Chinese). http://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract13974.shtml
    [14] PATRICK E R, EMAMI S, CARL A T.Unsteady pressure behavior in a ramjet/scramjet inlet[J].Journal of Propulsion and Power, 1996, 12(3):486-493. doi: 10.2514/3.24061
    [15] COX C, LEWIS C, PAP R.Prediction of unstart phenomena in hypersonic aircraft:AIAA-1995-6018[R].Reston:AIAA, 1995.
  • 加载中
图(19) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  357
  • HTML全文浏览量:  7
  • PDF下载量:  434
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-31
  • 录用日期:  2017-06-30
  • 刊出日期:  2017-11-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答