边界层吸除技术研究及冲压转子气动设计

admin · 发表于 2023-10-8 11:21:52

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雅宝题库解析：
现代先进航空发动机高推重比的需求要求轴流压气机总压不断提高且级数(或叶片数)不断减少，这就导致轴流压气机的负荷越来越高。对压气机内非定常流动分离进行有效控制，是工程上急迫需要解决的题目。而进气道激波后的分离也是工程难题之一。开泄流槽（孔）是很好的一种控制分离方法，常用于以上两个领域，但对其流场用替代边条数值模拟时，会因影响泄流流量的因素繁多而不尽准确。作者通过对开泄流槽的平板流场的数值模拟，分析模拟结果，探寻泄流流动的规律。研究发现，对直泄流槽而言，最大音速当量系数Qmax随边界层的厚度增加而增大，对20°斜槽，Qmax随边界层的厚度增加而减小；进口亚音的情况，Qmax与进口马赫数成线性关系，进口超音的情况二者关系可通过二次曲线很好地拟合；泄流腔的深度和宽度变化不会对Qmax产生影响。研究估算音速当量系数Q的方法，给出了工况覆盖更广泛的直槽音速当量系数Q的分布图，方便了对泄流流量更精确地预估及泄流模型经验系数的选取。进一步给出了考虑槽的深宽比时，Qmax的算式估算方法。并比对应用较为广泛的泄流流量边条和反压边条的优劣，反压边条对流场的模拟准确性要好于流量边条，但模拟泄流流量会比实际值偏大，在进口马赫数小于0.8的情况下，这一误差比例基本保持不变。同时为探究冲压转子发动机的进气道设计，本文对冲压转子发动机进行了设计点热力计算及相关参数变化规律探索。对冲压转子发动机，总效率可认为是推动轮盘旋转所完成的推进功与消耗燃料的热量之比，而该参数决定了冲压转子发动机的经济性能。总效率随进口马赫数变化有一峰值。在给定总压损失系数且进气道与轮盘夹角为0的前提下，进口马赫数为4到5之间，总效率有最大。开泄流槽与扩大喉道面积均可解决冲压叶轮的启动题目。激波系采用一道外压、两道内压斜激波的设计较为合理，内压斜激波由压力面发出易于减小亚音扩压段的分离。给出了一种流道设计方案，在进口马赫数2.2的情况下，静压升可达7.3，增压比4.4,相对总压恢复系数0.95。

边界层吸除技术研究及冲压转子气动设计

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