本文關(guān)鍵詞：火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的流體主動(dòng)控制研究

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【摘要】：基于合成射流的流體主動(dòng)控制技術(shù)在低速流動(dòng)工況下已得到成功的實(shí)施,但在超聲速流動(dòng)情形下尚缺乏深入的研究�；鸹ㄐ秃铣缮淞饔捎诰哂泻軓�(qiáng)的穿透能力而被認(rèn)為是一種可應(yīng)用于高速流動(dòng)的流場主動(dòng)控制技術(shù),在二元雙喉道矢量噴管上探索這種先進(jìn)的流體主動(dòng)控制方式有利于其性能和矢量推進(jìn)效率的提升。本文對火花型合成射流流動(dòng)特性開展了較為系統(tǒng)的研究,并就火花型合成射流對于二元雙喉道矢量噴管主噴流偏轉(zhuǎn)控制以及對于單膨脹邊主噴流流動(dòng)分離控制上的應(yīng)用開展了數(shù)值模擬研究。論文主要包括三個(gè)方面的研究內(nèi)容:采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)合的方法,對火花型合成射流的流動(dòng)特性開展了研究。射流在孔口噴射初期呈現(xiàn)球面擴(kuò)散狀,在發(fā)展過程中不斷剪切和卷吸外部氣流,形成一系列旋向相反的渦串,隨后合成射流作用范圍迅速擴(kuò)大。火花放電產(chǎn)生的高壓區(qū)在激發(fā)器腔體內(nèi)部的往復(fù)移動(dòng)使得腔內(nèi)壓力以及孔口速度呈現(xiàn)一邊振蕩一邊下降的變化規(guī)律。射流的擴(kuò)展能力和高法向速度區(qū)域均隨工作頻率和放電能量的增大而增加。采用數(shù)值計(jì)算方法,探索了火花型合成射流對于二元雙喉道矢量噴管主噴流偏轉(zhuǎn)控制。就火花型合成射流的單獨(dú)控制作用而言,由于其噴射質(zhì)量小、工作值班周期短等問題,難于對二元雙喉道矢量噴管主噴流實(shí)現(xiàn)持續(xù)偏轉(zhuǎn)。為此,提出了一種用于二元雙喉道流體式矢量噴管的火花型合成射流與旁通連續(xù)射流的組合方案,研究結(jié)果表明:火花脈沖激勵(lì)二次流噴注大致可劃分為火花型合成射流主導(dǎo)、噴注間歇和旁通連續(xù)性射流主導(dǎo)等三個(gè)階段;火花脈沖激勵(lì)二次流噴注能夠改變二元雙喉道矢量噴管內(nèi)部的主流回流區(qū)影響區(qū)域,進(jìn)而影響主流的矢量偏轉(zhuǎn);在本文的火花激勵(lì)參數(shù)工況,二次流噴注流量率1%的主流最大瞬時(shí)矢量偏轉(zhuǎn)達(dá)到14°,一個(gè)周期內(nèi)的平均矢量偏轉(zhuǎn)為6.6°,較無火花放電激勵(lì)的主流矢量偏轉(zhuǎn)角增加約70%。采用數(shù)值計(jì)算方法,探索了火花型合成射流對改善主噴流在二元雙喉道矢量噴管單膨脹邊區(qū)域流動(dòng)分離上的應(yīng)用效果�；鸹ㄐ秃铣缮淞髟谇皫讉�(gè)周期內(nèi)改善了主噴流在單膨脹邊的流動(dòng)分離,主噴流偏轉(zhuǎn)角增大,噴管推力系數(shù)提高,但不可持續(xù)。采用火花型合成射流與旁通連續(xù)射流的組合方案,火花能量強(qiáng)化連續(xù)性射流注入單膨脹邊后,流動(dòng)分離得到明顯的改善,噴管推力系數(shù)提高。在本文的火花激勵(lì)參數(shù)工況,火花能量強(qiáng)化連續(xù)性射流工況較無火花放電激勵(lì)工況相比,平均偏轉(zhuǎn)角增大4.6%,主平均推力系數(shù)增大1.5%。
【關(guān)鍵詞】：合成射流 火花型合成射流激發(fā)器 二元雙喉道矢量噴管 流體主動(dòng)控制 單膨脹邊
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V233.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-18
• 注釋表18-19
• 第一章 緒論19-33
• 1.1 研究背景19-21
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-32
• 1.2.1 火花型合成射流21-25
• 1.2.2 二元雙喉道矢量噴管25-27
• 1.2.3 單邊膨脹噴管27-31
• 1.2.4 發(fā)展趨勢和存在問題31-32
• 1.3 本文研究工作32-33
• 第二章 火花型合成射流流動(dòng)特性研究33-75
• 2.1 研究方法33-49
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)研究方法33-40
• 2.1.1.1 火花型合成射流激發(fā)器33-35
• 2.1.1.2 粒子圖像測速儀35-39
• 2.1.1.3 熱線風(fēng)速儀39-40
• 2.1.2 數(shù)值計(jì)算方法40-48
• 2.1.2.1 基本數(shù)學(xué)模型41-42
• 2.1.2.2 數(shù)值計(jì)算方法及其驗(yàn)證42-48
• 2.1.3 參數(shù)定義48-49
• 2.2 結(jié)果與分析49-73
• 2.2.1 火花型合成射流流動(dòng)特性49-57
• 2.2.1.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-51
• 2.2.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析51-57
• 2.2.2 火花型合成射流工作參數(shù)影響57-67
• 2.2.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析57-62
• 2.2.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析62-67
• 2.2.3 火花型合成射流幾何尺寸影響67-73
• 2.2.3.1 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果分析67-71
• 2.2.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析71-73
• 2.3 小結(jié)73-75
• 第三章 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的流體主動(dòng)控制75-123
• 3.1 二元雙喉道矢量噴管數(shù)值計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證75-80
• 3.1.1 物理模型75-76
• 3.1.2 數(shù)值計(jì)算方法76-77
• 3.1.3 數(shù)值計(jì)算方法驗(yàn)證77-78
• 3.1.4 基準(zhǔn)二元雙喉道矢量噴管模型的建立78-79
• 3.1.5 參數(shù)定義79-80
• 3.2 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉(zhuǎn)控制80-88
• 3.2.1 物理模型80-81
• 3.2.2 數(shù)值計(jì)算方法81-82
• 3.2.3 流動(dòng)特性分析82-84
• 3.2.4 影響因素分析84-88
• 3.3 脈沖射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉(zhuǎn)控制88-96
• 3.3.1 物理模型88-89
• 3.3.2 數(shù)值計(jì)算方法89-90
• 3.3.3 流動(dòng)特性分析90-94
• 3.3.4 影響因素分析94-96
• 3.4 火花能量強(qiáng)化連續(xù)性射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉(zhuǎn)控制96-121
• 3.4.1 火花能量強(qiáng)化連續(xù)性射流激發(fā)器97-110
• 3.4.1.1 物理模型97-98
• 3.4.1.2 數(shù)值計(jì)算方法98-99
• 3.4.1.3 流動(dòng)特性分析99-108
• 3.4.1.4 影響因素分析108-110
• 3.4.2 對二元雙喉道矢量噴管的偏轉(zhuǎn)控制110-121
• 3.4.2.1 物理模型111
• 3.4.2.2 數(shù)值計(jì)算方法111-112
• 3.4.2.3 流動(dòng)特性分析112-119
• 3.4.2.4 影響因素分析119-121
• 3.5 小結(jié)121-123
• 第四章 火花型合成射流對帶有單膨脹邊的二元雙喉道噴管的流體控制123-145
• 4.1 基本模型123-124
• 4.2 火花型合成射流對單膨脹邊的流動(dòng)分離抑制的驗(yàn)證124-134
• 4.2.1 物理模型124-125
• 4.2.2 數(shù)值計(jì)算方法125-126
• 4.2.3 流動(dòng)特性分析126-129
• 4.2.4 影響因素研究129-134
• 4.3 脈沖射流對單膨脹邊的流動(dòng)分離抑制的驗(yàn)證134-138
• 4.3.1 物理模型134
• 4.3.2 數(shù)值計(jì)算方法134-135
• 4.3.3 流動(dòng)特性分析135-136
• 4.3.4 影響因素分析136-138
• 4.4 火花能量強(qiáng)化連續(xù)性射流對單膨脹邊的流動(dòng)分離抑制的驗(yàn)證138-144
• 4.4.1 物理模型138-139
• 4.4.2 數(shù)值計(jì)算方法139-140
• 4.4.3 流動(dòng)特性分析140-143
• 4.4.4 影響因素分析143-144
• 4.5 小結(jié)144-145
• 第五章 總結(jié)和展望145-147
• 5.1 本文的研究結(jié)論145-146
• 5.1.1 火花型合成射流的研究145
• 5.1.2 火花型合成射流對二元雙喉道矢量噴管的偏轉(zhuǎn)控制145-146
• 5.1.3 火花型合成射流對帶有單膨脹邊的流體主動(dòng)控制146
• 5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)146
• 5.3 未來工作展望146-147
• 參考文獻(xiàn)147-153
• 致謝153-155
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文155

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1136025