本文關(guān)鍵詞：二維連續(xù)曲率超聲速噴管的Evvard方法設(shè)計研究

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【摘要】：隨著科技迅速發(fā)展,先進飛行器呈現(xiàn)出高速化、精確化、遠程化、隱身化等特征。其中“高速化”特征尤為顯著,作用十分突出,這為高速飛行器地面試驗設(shè)備(超聲速風(fēng)洞)提出了越來越高的運行性能和流場品質(zhì)要求。而作為超聲速風(fēng)洞試驗的主要部段,噴管在形成超聲速流場過程中發(fā)揮著重要作用。噴管設(shè)計的優(yōu)劣,直接影響了風(fēng)洞流場品質(zhì)的精細程度。當(dāng)前國內(nèi)超聲速風(fēng)洞噴管設(shè)計主要采用Sivells方法,這種方法設(shè)計的噴管能滿足常規(guī)超聲速風(fēng)洞試驗需要,但與高品質(zhì)超聲速風(fēng)洞的流場精細化要求還有一定差距。與國外高質(zhì)量、嚴標準的超聲速風(fēng)洞相比,國內(nèi)超聲速噴管設(shè)計還有很大潛力可挖掘。噴管主要設(shè)計方法在上世紀60年代左右趨于完善,至今沒有大的創(chuàng)新方法出現(xiàn)。早在Sivells方法之前,Evvard等人曾設(shè)計了一套噴管設(shè)計方法,從原理上介紹了方法的幾個主要方面,并說明方法能取得較好的流場。近年,研究結(jié)果表明Evvard方法在流場均勻性、軸向馬赫數(shù)分布等指標上有一定的優(yōu)越性。因此,為了促進國內(nèi)超聲速風(fēng)洞流場品質(zhì)的提升,為獲取精準度更高的高速飛行器地面試驗數(shù)據(jù),開展Evvard方法的噴管設(shè)計研究具有十分重要的工程實用價值。在綜合前人計算方法的基礎(chǔ)上,通過自己的理解、分析和比較,逐步掌握了Evvard方法所提到的喉部跨聲速解、軸線馬赫數(shù)分布及壁面曲線計算等三個部分。首先,在大部分噴管設(shè)計中,特征線法是最基礎(chǔ)也是最根本的計算方法,通過閱讀文獻及分析前人設(shè)計方法,掌握了特征線法的基本計算原則,并編寫了相關(guān)計算程序。其次,通過閱讀分析發(fā)現(xiàn)Evvard方法的一個鮮明特征就是摒棄了以往很多方法在喉道附近采用的泉流假設(shè),直接去模擬喉部附近真實流動情況。通常喉部跨聲速解計算有索爾法、霍爾法及克列格方法等。三種方法對應(yīng)了三種計算條件。通過分析,一是為了方便計算,另一方面,喉部的邊界條件采用索爾法計算不會有很大的誤差,能控制在精度范圍內(nèi),所以在本文中喉部跨聲速解采用索爾法計算。然后,軸線馬赫數(shù)分布據(jù)喉部跨聲速解和第一菱形區(qū)邊界條件一般可選擇三次曲線和五次曲線,易仕和教授提出了采用六次Bezier曲線模擬軸線馬赫數(shù)分布,本文為驗證這些方法的優(yōu)劣,將三種方法進行了數(shù)值對比,結(jié)果顯示在第一菱形區(qū)軸向馬赫數(shù)梯度和試驗段縱向剖面馬赫數(shù)均方根偏差等指標上差別不大,但是在壁面馬赫數(shù)分布、軸向馬赫數(shù)分布等指標上有較大差異,6次Bezier曲線的方法優(yōu)化將在后續(xù)研究工作中繼續(xù)。另外,第一菱形區(qū)邊界條件根據(jù)試驗段尺寸和設(shè)計馬赫數(shù)可以唯一確定。最后,由以上3項邊界條件根據(jù)特征線法由質(zhì)量守恒原理即可算出所求噴管型面。為了驗證所求型面的質(zhì)量優(yōu)劣,將其與Sivells方法計算值進行了對比。通過初步假設(shè)條件得出的噴管型面在與Sivells方法的流場對比中,在第一菱形區(qū)軸向馬赫數(shù)梯度、噴管出口剖面馬赫數(shù)均方根偏差、試驗段中部剖面馬赫數(shù)均方根偏差和試驗段出口剖面馬赫數(shù)均方根偏差指標上,“新”方法都要優(yōu)于Sivells方法,雖然“新”方法不能代表最終的結(jié)果,但是它所代表的方向具有一定的指導(dǎo)作用,為下一步工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：超聲速噴管 噴管設(shè)計 Sivells Evvard 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國空氣動力研究與發(fā)展中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V211.74
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 引言11-21
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-20
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 噴管研究方法16-20
• 1.3 小結(jié)20-21
• 第二章 噴管設(shè)計方法21-39
• 2.1 特征線法21-24
• 2.2 Foelsch方法24-26
• 2.3 Maxwell及Sivells設(shè)計方法26-36
• 2.3.1 A點和P點之間的型面坐標30-32
• 2.3.2 P點和Q點之間的型面坐標32-33
• 2.3.3 Q點和U點之間的型面坐標33-36
• 2.4 Evvard設(shè)計方法36-37
• 2.5 小結(jié)37-39
• 第三章 超聲速噴管型面設(shè)計39-49
• 3.1 喉部跨聲速解39-45
• 3.2 軸線馬赫數(shù)分布45-47
• 3.3 噴管出口邊界條件47
• 3.4 小結(jié)47-49
• 第四章 超聲速噴管流場數(shù)值模擬49-101
• 4.1 Evvard設(shè)計方法數(shù)值結(jié)果及分析49-88
• 4.2 Sivells方法數(shù)值結(jié)果及分析88-100
• 4.3 小結(jié)100-101
• 第五章 總結(jié)與展望101-103
• 5.1 工作總結(jié)101-102
• 5.2 下一步工作展望102-103
• 附表 噴管型面坐標103-111
• 發(fā)表或投稿論文清單111-113
• 致謝113-115
• 參考文獻115-117

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1 劉靜;徐旭;;超聲速橫向氣流中燃料霧化的數(shù)值模擬[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2010年10期

2 錢家溥 ,陶士慧 ,陳開芹;大口徑鋰超聲速流中性化器[J];核聚變與等離子體物理;1981年03期

3 楊曉東,馬暉揚;超聲速分離流非線性湍流模式的研究(英文)[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2002年04期

4 張毅鋒,陳堅強;二維凹槽超聲速湍流流動數(shù)值模擬[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2003年02期

5 韓省思;葉桃紅;朱e，

本文編號：599599