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二次流对带间隔式进气门引射喷管流场的影响

李子杰 王浩 黄河峡

李子杰, 王浩, 黄河峡. 二次流对带间隔式进气门引射喷管流场的影响[J]. 航空动力学报, 2023, 38(12):2937-2947 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210581
引用本文: 李子杰, 王浩, 黄河峡. 二次流对带间隔式进气门引射喷管流场的影响[J]. 航空动力学报, 2023, 38(12):2937-2947 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210581
LI Zijie, WANG Hao, HUANG Hexia. Analysis of flow field of three-dimensional ejector nozzle with open-close alternate intake valve at transonic velocity[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(12):2937-2947 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210581
Citation: LI Zijie, WANG Hao, HUANG Hexia. Analysis of flow field of three-dimensional ejector nozzle with open-close alternate intake valve at transonic velocity[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(12):2937-2947 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210581

二次流对带间隔式进气门引射喷管流场的影响

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210581
详细信息
    作者简介:

    李子杰(1990-),女,博士,主要从事膛口射流、高超声速内流流体动力学等研究。E-mail:806287197@qq.com

  • 中图分类号: V235.213

Analysis of flow field of three-dimensional ejector nozzle with open-close alternate intake valve at transonic velocity

  • 摘要:

    通过仿真研究了跨声速飞行状态下(Ma=1.2)一种带间隔式进气门的引射喷管流动特性,获得了二次流对三次流流动状态、喷管流动结构以及推力性能的影响规律。结果表明:带有间隔式辅助进气门的引射喷管内部存在显著的横向流动,诱导产生了多对流向涡结构,沿着流动方向流向涡的尺度逐渐减小。主流始终处于过膨胀状态,主导了引射喷管的内流流动,并和二次流之间形成了一道剪切层结构。随着二次流落压比的升高,二次流和三次流流量增加,其对主流的束缚作用增强,主流过膨胀现象得到有效抑制,推力性能从0.698增加至0.819。

     

  • 图 1  引射喷管的三维物理模型结构示意图

    Figure 1.  Three-dimensional physical model structure of ejector nozzle

    图 2  引射喷管物理结构尺寸示意图

    Figure 2.  Physical structure size of ejector nozzle

    图 3  引射喷管模型的网格结构示意图

    Figure 3.  Grid structure of the ejector nozzle model

    图 4  引射喷管模型的边界条件

    Figure 4.  Boundary conditions of ejector nozzle model

    图 5  实验结果与仿真结果对比(Ma=1.1)

    Figure 5.  Comparison of experimental results and simulation results (Ma=1.1)

    图 6  网格无关性验证的压力对比曲线

    Figure 6.  Pressure comparison curve for grid independence verification

    图 7  引射喷管模型对称面的马赫数结构云图

    Figure 7.  Mach number diagram of symmetry plane of ejector nozzle model

    图 8  引射喷管对称面上的沿程压力曲线变化

    Figure 8.  Change of pressure curve along symmetry plane of ejector nozzle

    图 9  截面(距离侧壁10 mm)上的马赫数结构云图

    Figure 9.  Mach number structure on the surface (10 mm from the side wall)

    图 10  流向涡监测面示意图

    Figure 10.  Position of monitoring surfaces for vortex rings

    图 12  监测面b(喷管拐点)漩涡结构图

    Figure 12.  Vortex structure of monitoring surface b (nozzle turning point)

    图 13  监测面c(喷管拐点)漩涡结构图

    Figure 13.  Vortex structure of monitoring surface c (nozzle turning point)

    图 14  监测面d漩涡结构图

    Figure 14.  Vortex structure of monitoring surface d

    图 11  监测面a(喷管喉部)流向涡结构图

    Figure 11.  Vortex ring structure of monitoring surface a (nozzle throat)

    图 15  监测面e(喷管出口) 漩涡结构图

    Figure 15.  Vortex structure of monitoring surface e (outlet of nozzle)

    表  1  引射喷管物理结构尺寸参数

    Table  1.   Physical structure size parameters of ejector nozzle

    参数数值
    主流喷管高度Df/mm120.75
    次流喷管高度Ds/mm40.38
    主流喷管出口高度Dp/mm55.75
    喉道高度Dt/mm135.00
    出口高度De/mm241.30
    三次流辅助进气门开度α/(°)22
    尾喷管转角β/(°)11.5
    喷管出口到喉部距离Lp/mm272.33
    喷管出口到主喷管出口距离Le/mm314.49
    三次流辅助门长度Lt/mm98.2
    三次流辅助门宽度Lo/mm100
    三次流辅助门隔板宽度Lc/mm100
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    表  2  引射喷管边界条件及参数

    Table  2.   Boundary conditions and parameters of ejector nozzle

    边界边界条件马赫数Ma压力p0/Pa温度T/K
    自由来流压力远场1.230800229.73
    自由出口压力出口边界1.230800229.73
    引射喷管出口压力出口边界1.230800229.73
    主喷管入口压力入口边界1.2165088(rnp=5.36)1901.7
    二次流入口压力入口边界1.230800(rnp=1.0)、33880(rnp=1.1)、
    36960(rnp=1.2)、40040(rnp=1.3)
    296
    对称面对称面边界1.2
    物面壁面边界1.2
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    表  3  监测面位置参数

    Table  3.   Monitoring surface position parameters

    截面位置
    aX=226.4 mm(尾喷管喉部)
    bX=313 mm(尾喷管拐点)
    cX=400 mm
    dX=450 mm
    eX=497 mm(喷管出口)
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    表  4  四种不同工况下的引射喷管推力性能参数

    Table  4.   Thrust performance parameters of ejector nozzle under four different working conditions

    参数rnp=1.0rnp=1.1rnp=1.2rnp=1.3
    主流流量/(kg/s)1.631.631.631.63
    二次流流量/(kg/s)0.2230.2800.3330.356
    三次流流量/(kg/s)0.2840.2920.2880.331
    二、三次流流量/(kg/s)0.5070.5720.6210.687
    引射喷管出口流量/(kg/s)2.1432.2072.2572.321
    引射喷管出口速度/(m/s)1048.91013.13986.47957.42
    引射喷管出口静压/Pa20834.322199.923364.124575.0
    推力系数0.6980.7580.7900.819
    推力系数增长比/%8.5913.1817.34
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  • 收稿日期:  2021-10-13
  • 网络出版日期:  2023-10-08

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