基于Fluent的S型进气道的流场特性研究(2)
时间:2018-03-05 20:24 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
气流的速度冲压，将迎面进入进气道的气流的部分动能有效地转变为压力能，起到了 对气流的增强作用。 在飞机的设计过程中，进气道作为一个枢纽使得飞机和发动机相互协调，稳定工 作。进气道的种类有很多种，按飞行速度有超音速进气道和亚音速进气道两种；按压 缩方式有混合式、内压式和外压式三种；按进气道是否可调有可调进气道和不可调进 气道；按进气口位置有非正面进气和正面进气两种；按波系数目有多波系、正激波式 和双波系进气道；按照飞机超声速进气道的发展阶段来分有 CARET 进气道、三文轴 对称进气道、DSI进气道、二文矩形进气道四种。 在巡航导弹上，对进气道的轴向尺寸具有一定的局限性，普遍设计成短扩压、大 偏矩结构，以此来满足整体结构的需要。现在 S 形进气道在进气道的实际应用中处于 主流地位。S 形进气道的双弯道形状以及紧凑的结构，在很大程度上减少了机身所占 的空间，但是由于两个弯道的方向相反，所以在进气道的出口处会出现旋流情况[1] 。 这使得在S 形进气道出口处的速度分布以及压力分布的均匀性遭到严重破坏。在经过 合理的设计后，S 形进气道有气流畸变情况小，总压恢复情况好等特点[2~4] 。所以它被 广泛应用于巡航导弹的设计，而S 形进气道也已成为一个典型的飞机进气道形状。因 为 S 形进气道的进气口暴露在飞行器机身的外面，且来流迎面进入进气道，能够利用 来流的动能进行增压，从而得到更好的气动性能。 与此同时隐形飞机是目前各国大力研发的军事项目之一，其中的核心科技隐身技 术更是备受关注。S 形进气道的管道是以曲线形状设计而成，具有良好的隐身性，能 够有效地防止飞行器发动机的暴露，致使敌军的雷法无法直接照射到发动机，从而减 小飞机雷达反射截面。 1.2 国内外的研究现状 随着 S 形进气道在喷气式飞机上的普遍应用，人们加大了对其的研究力度，对进气道自身的性能也越来越重视，使得 S 形进气道得到了飞速发展。绝大部分将发动机 放置在机身内部且采用非正面进气的喷气式飞机，都采用的是S 形进气道或者是它演 化出来的进气道。事实上，在研究的初期，进气道内的旋流情况对发动机的正常工作 有重大的影响，英国空军“狂风”战斗机的坠毁就是进气道内旋流引起的，使得对S 形 进气道内旋流控制的研究受到了国内外专家的高度重视[5~6] 。从上个世纪中期以来， 各国对 S 形进气道内部流场特性和旋流出现的原理以及控制方法，进行了一系列周密 的实验研究，积累了很多经验和发现了很多能够有效发展的流场控制方法[7~8] ，为旋 流的削弱和为旋流的减弱和压制提供了更加详细的方式，并对 S 形进气道的设计及其 性能的优化提供了参考。 在国外，以美国国家航空和太空管理局为首的多家公司，也都展开了对 S 形进气 道内流场的研究工作。进气道的设计在飞机的过程中是单独的一部分，它必须要考虑 进气道的内外流场在飞行中对飞机的影响。Podleskinsj [9] 计算模型进行了复杂的网格 划分，在低马赫数的工况下，模拟了进气道与前机身的流场，30 个子区重叠组合了整 体计算区域，严重增加了计算时的工作量，得到了气流在进气道内的流场分布情况。 Vadyack 等[10~11] 采用隐式求解器， 用欧拉方程以及纳文叶－斯托克斯方程，对进气道 (责任编辑：qin) |