摘要：以高超声速轴对称进气道为研究对象,对进气道型面进行参数化设计,选取一般二次曲线饱和度、一般二次曲线控制线、过渡圆弧半径、喉道拐角、喉道等直段长高比、中心线控制参数、当量锥角7个参数作为设计变量对进气道进行了多目标优化设计。设计过程中,利用正交试验设计方法确定初始样本点,建立进气道在设计点下总压恢复系数、出口畸变两个优化目标与设计参数之间的Kriging代理模型,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对代理模型进行分析求解。结果表明:进气道型面在经过多目标优化设计后,在设计点下进气道总压恢复性能提升2.63%,出口畸变指数减小27.57%。

摘要：为了解决进气道压缩量与来流马赫数在宽马赫数工作范围匹配难的问题,开展了流量几乎可以全捕获的变几何进气道设计探索研究,从气动理论分析得到进气道设计需满足的理论关系式,据此开展了进气道气动型面设计,并研究了相应的变几何调节规律,利用数值模拟研究了进气道的气动性能,来流马赫数在1.2~4.0范围内流量系数可以达到0.99以上。初步研究表明通过精确匹配来流马赫数、收缩比和变几何调节规律,可以获得宽范围内流量全捕获的进气道气动型面,设计的唇口压缩面具有"S"形特征。

摘要：针对常规定几何轴对称进气道在低马赫数工作时流量系数低、溢流阻力大的问题,提出了一种结合局部次流循环的变几何轴对称进气道,其通过平移进气道一级锥并引入局部次流循环重构前体激波系相结合的方法,保证了进气道在较宽马赫数范围内的流量捕获能力。通过仿真方法验证了这一设计概念的可行性,并与常规定几何轴对称进气道进行了性能对比。结果表明:该新概念可调轴对称进气道在低马赫数工作时具有良好的流量捕获性能,并且在整个工作范围内保持了较高的总压恢复性能。与按传统方法设计的定几何轴对称进气道相比,其流量系数和总压恢复系数在工作范围内的最大改善幅度分别达到27.45%和14.31%。此外,选择合适的非控制状态贴口马赫数对该设计概念的实现效果具有明显的影响。

摘要：为探究锯齿状唇口对进气道气动特性的影响,完成了一种常规唇口轴对称进气道设计后,在保持其他基本构型参数和几何特征不变的基础上,通过对其唇口进行剪切构造出锯齿状切口,得到了一种锯齿状唇口超声速轴对称进气道,采用标准k-ε湍流模型对比分析了该进气道与原始型面进气道的气动特性。结果表明:锯齿状唇口进气道通过唇口溢流牺牲流量系数获得较低的自起动马赫数,并提高了总压恢复系数,同时也使喉道马赫数有所增大;设计状态及高来流马赫数条件下,内通道壁面存在分离包横向迁移现象,流动分离情况较原始进气道有所改善。

摘要：为获取预冷器对高超声速进气道内流特性的影响机理和影响规律,设计了一种在扩张段加入台阶型预冷器的高超声速轴对称进气道,并利用混合网格建立了仿真模型,获得了Ma6.0来流条件下带预冷器进气道与原型进气道在节流状态的数值仿真结果。结果表明:引入预冷器后进气道临界耐反压能力略有下降,并且进气道下游背压在1.0≤p_(b)/p_(0)20时,由两者共同决定;进气道下游背压在20≤p_(b)/p_(0)<275时,预冷器为上游流场带来消极影响,而当背压在20≤p_(b)/p_(0)<200范围时,预冷器的引入能有效改善下游流场品质,通过上下游的耦合作用,出口性能参数在p_(b)/p_(0)≥150后与原型进气道趋于一致。当p_(b)/p_(0)≥275时,唇罩侧放气缝对激波串根部低能流的抽吸使得预冷器几乎不对上游产生影响。

摘要：涡轮/冲压组合动力需要在宽马赫数范围良好工作,定几何进气道性能难以满足要求。轴对称进气道可通过前后移动中心锥进行进气道的动态调节,使进气道在宽马赫数范围内良好工作。通过嵌套网格技术对轴对称进气道动态调节过程进行非定常数值模拟,分析轴对称进气道在动态调节过程中起动性能和总压恢复变化规律。计算结果表明:定常计算中随着进气道出口反压增加,进气道结尾激波不断向前移动,当反压超过临界状态时,进气道处于不起动状态;非定常计算动态调节过程,进气道均处于起动状态,进气道性能略微降低。

摘要：为了满足组合动力进气道在宽马赫数范围内良好工作,开展了组合动力轴对称进气道设计,提出了多种轴对称进气道变几何方案以实现进气道/发动机流量匹配。理论分析及数值模拟研究了各变几何机制的可行性,对比分析各方案优劣。结果表明:外压段溢流、内压段溢流及扩压段溢流均能实现进气道/发动机流量匹配;外压段溢流变几何机制较复杂,其中改变唇罩角度和移动部分中心锥时进气道总压恢复系数较高,且移动部分中心锥时进气道压差阻力较小;内压段溢流各方案变几何机制相对简单,但溢流区域较大,斜激波易导致中心锥表面流动分离。其中采用外罩设置放气孔的形式时,进气道总压恢复系数较高,压差阻力较小;扩压段溢流方案实现简单,溢流区域小,进气道性能较好。

摘要：前缘钝化尺度是高超声速进气道设计中的关键参数。针对一种前体锥加弯曲压缩面的高超声速轴对称进气道,选取最大尺度为3.2mm(5%唇缘半径)的几种典型鼻锥钝化半径,在马赫数Ma=6来流,及模型安装攻角为0°、4°、7°的条件下开展鼻锥钝化尺度对进气道流动性能影响的实验研究。采用纹影拍摄及压力测量记录各来流条件下进气道前体流场结构及壁面压强分布,并在无攻角来流条件下利用微型扰流器进行边界层强制转捩研究。结果表明,对无攻角来流而言,即使是尺度高达3.2mm的钝化半径对进气道前体流场结构及壁面静压分布也基本没有影响。此来流条件下,几种不同鼻锥钝化半径的前体压缩面均出现小范围流动分离,而添加扰流器后该分离区均消失。钝化尺度的影响随着攻角的增加而显现,尽管不同鼻锥钝化尺度下迎风面流场及壁面压强分布几乎没有差别,但背风面随钝化尺度增大表现为边界层明显增厚、流动趋于不稳定。其中最大钝化尺度R=3.2mm的构型在4°攻角来流时背风面即出现明显的分离区,而7°攻角来流时背风面更是出现大范围流动分离、进气道背风侧不起动,并导致进气道内部壁面压强显著下降。

摘要：针对马赫数分布可控的曲面压缩轴对称进气道,对外压段和内压段所有设计参数进行灵敏度分析,获得了设计参数对进气道性能和几何参数的影响规律,其中前缘半锥角δc对进气道长度L的影响最大且为负效应,系数b和c以及唇口内角ω对性能参数影响较为明显。在此基础上建立代理模型进行三目标优化,得到了综合性能较优的轴对称进气道。与基准进气道相比,优化进气道在长度缩短11.2%的基础上,在整个工作范围内具有更高的压缩效率和低马赫数流量捕获能力。Ma4.0~7.0范围内喉道总压恢复系数最大提升19.2%,Ma4.0时流量系数相对提升了6.54%。

摘要：发展了进气道布局的一维优化设计方法,从总体上把握进气道的设计构型,并对可移动中心锥进气道的关键几何参数进行优化选取。以确定的关键几何参数为基础,遵循相关准则进行了设计马赫数3.5的变几何轴对称进气道设计。并对超声速段与考虑吸气布局的进气道整体进行了数值模拟,分析了性能。实现了具有较好气动性能的变几何进气道的初步设计。