非对称波瓣下外扩张角对S型喷管气动热力性能影响

作     者：刘友宏 杜力伟 李腾 邵万仁 徐速 邓洪伟 LIU You-hong;DU Li-wei;LI Teng;SHAO Wan-ren;XU Su;DENG Hong-wei

作者机构：北京航空航天大学能源与动力工程学院/航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所辽宁沈阳110015 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2015年第36卷第5期

页      面：678-687页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：非对称波瓣 S型喷管 下外扩张角 流向涡 热混合效率 总压恢复系数 

摘      要：为了研究非对称波瓣下外扩张角对S型喷管气动热力性能的影响规律,以含非对称波瓣的S型喷管为研究对象,保持非对称波瓣长度、内扩张角、高宽比及上外扩张角不变,取定非对称波瓣下外扩张角依次为17.75°,22.75°,27.75°,32.75°,建立了一组具有不同下外扩张角的非对称波瓣S型喷管模型。通过数值求解Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程,得到了S型喷管气动热力性能随非对称波瓣下外扩张角的变化规律。研究结果表明:第一个弯道上游流场中,流向涡具有较强的混合能力,其核心区无量纲涡量值随非对称波瓣下外扩张角增大而逐渐增大;然而,在第一个弯道下游流场中,所有模型对应的流向涡核心区无量纲涡量值均已非常微弱。在S型喷管弯道区域,流道流向、截面形状发生巨大改变,使得内外涵流体混合效果显著提高,但混合流体的总压恢复系数却急剧下降。混合流体热混合效率值受下外扩张角影响不明显,但S型喷管下半部分内壁面温度随下外扩张角增大而逐渐上升。在S型喷管出口,下外扩张角为17.75°模型的总压恢复系数为0.9464,高于其他3种模型,并且相对于该截面上总压恢复系数最低值增加了0.55%。