波瓣结构的喷管用途较为广泛，根据以往的研究结果，波瓣喷管能够很大程度的提升主 流和次流部分的混合程度，能够大幅降低尾气部分的温度，从而使红外辐射得到有效的抑制

[4][5][6]。波瓣喷管的特点是周期性的曲折波瓣结构，其波瓣尾部的几何结构可以让其在同样的

截面积之下得到更大的截面周长，也就意味着其产生的射流边界也将会加大，亦即主流与次 流在接触的位置处有更大的面积，可以提升引射的能力。与此同时，由于波瓣结构的存在， 被引射流能够产生与多股喷射流类似的效果，可以在波瓣的尾部形成很多的漩涡，增强主次 流掺混作用。因为相较于多喷管式结构，在波瓣喷管内部的时候，射流很快的就可以完全发 展，因此能够有效减少混合管在长度方向上的几何尺寸。

1。3    国内外研究现状

1。4 本文的研究内容

在直升机发动机红外隐身技术的背景之下，本文章将研究在固定的发动机工况条件下， 固定外界环境为稳定状态，针对不同几何结构的波瓣喷管，计算外流域的温度场分布，从而 确定一个最优结构的波瓣混合器。具体研究内容如下：

一、根据实际直升机的尺寸参数，在 UG 三维建模软件中对波瓣喷管，直升飞机动力舱以及 外流域的三维模型绘制；

二、将建好的模型导出并输入到 ANSYS ICEM 中划分网格，并将最终得到的几何文件输出为

ANSYS FLUENT 的可执行文件；

三、在 ANSYS FLUENT 有限元分析软件中将准备好的可执行文件进行仿真求解，得到温度 场；对得到的温度场数据和图像进行整理并对其进行总结概括得出各种几何结构对外流 域各部分温度大小产生的影响。

2 数值仿真与模拟

2。1 数值计算的方法

在红外抑制器的波瓣喷管，混合管和外流域中要涉及到许多湍流的流动过程，湍流的流 动过程由很多复杂的方程共同进行约束控制的，其中主要包括质量守恒，动量守恒以及能量 守恒方程[16]。

质量守恒在流体的流动状态中体现在质量守和方程即连续方程上。文献综述

上述方程中： A1 代表流体流入方向的控制面截面； A2 代表流体流出方向的控制面截面；

为研究所选取的控制体体积；n1 为在 A1 法线方向上的单位向量；n2 为在 A2 法线方向上的单 位向量； 是流体的密度；V 是流体的速度。

动量方程在研究模型中的一般表达式为：





上述方程中： f 代表单位质量力； pn 代表 dA 表面上的应力矢量。 在各种模型中能量方程的一般表达式为：

上述方程中：q代表单位面积上受到的传到热量值；qR 代表单位质量受到的辐射热量值；

2

pn 代表面积力所做的功的大小； wx 代表外界输入的功率值； e V

/2 gz 代表单位质量

流体本身含有的总能量大小。

在 FLUENT 中提供了许多湍流模型，主要包括 Spalart-Allmaras 模型，k 模型，k  模型，2-f 模型，转捩 k kl 模型，转捩 k 模型，雷诺应力 RSM 模型，分离涡模型 以及大涡模型。此处主要介绍本文将使用的可实现的 k 模型。 k 模型是近期才出现的 一种新的湍流模型，与标准的 k 湍流模型，可实现的 k 模型为湍流粘性增加了一个公 式，可实现的 k 同时还增加了新的耗散率的传输方程，这是来自于一个为层流速度脉动实