TBCC进气道模态转换过程非定常流动机理及控制方法研究

基本信息
批准号:11772155
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:袁化成
学科分类:
依托单位:南京航空航天大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭荣伟,刘璐璐,刘君,张锦昇,王云飞,李蔚霆,尹涛,姚猛,高明
关键词:
流动控制模态转换涡轮基组合动力进气道吸气式飞行器非定常流动
结项摘要

Turbine based combined cycle engine is a reusable, low cost and high durability propulsion system. It is one of the most promising propulsion system for next generation vehicle. This combined cycle engine can operate well in low Mach number and high Mach number through turbine engine and dual mode scramjet engine, respectively. The inlet should provide proper airflow the engines during the whole flight envelope. So the performance of the inlet is critical to the whole propulsion system. In this paper, the characteristics of unsteady flow in dual-flowpath inlet which is designed for turbine based combined cycle (TBCC) propulsion system and the control method of this unsteady flow were investigated experimentally and numerically. the research of over/under TBCC inlet mode transition will do through an unsteady numerical simulation which have been validated. The unsteady flow phenomena and theory would been discover. The reasons that effect of mode transition of TBCC inlet and the control method that unsteady flow are researched; the mode transition of TBCC inlet design method would obtain. The result we would obtain can help us to realize the unsteady phenomenon during the mode transition. And provide some suggestion for TBCC mode transition which is based on the smooth transition of thrust。

保证涡喷/冲压发动机模态转换过程中流量和推力平稳过渡是涡喷/冲压组合动力发动机研制成败的关键之一。本项目基于已有研究基础,对内并联式TBCC进气系统模态转换过程开展非定常数值仿真及风洞试验研究,分析和归纳模态转换动态变化过程中影响内通道非定常流动现象的主要因素及其变化规律,凝练和揭示其形成机理,进而探索非定常流动控制方法,以获取满足发动机对流场品质需求下的内流管道设计及模态转换方案设计方法及准则,以期为此类组合动力发动机进气系统设计提供技术参考。.本项目创新点如下:.(1) 分析和揭示内并联式组合动力进气道模态转换过程非定常流动特性及其形成机理;.(2) 给出典型特征参数对内并联组合动力进气道模态转换过程中非定常流动的影响规律及其非定常流动流场控制方法;.(3)给出高频动态传感器细致分析刻画的模态转换动态变化过程中非定常流场结构变化及其对进气道内流动及发动机工作状态的影响规律。

项目摘要

涡轮基组合循环推进系统(TBCC)是高超声速飞行器的理想动力之一,而TBCC进气道以及保证涡喷/冲压发动机模态转换过程中流量和推力平稳过渡是TBCC推进系统研制成败的关键之一。基于已有研究基础,本项目采用定常/非定常数值模拟与风洞稳/动态测试相结合的研究方法,分析和归纳了模态转换动态变化过程中影响内通道非定常流动现象的主要因素及其变化规律,获得了平动式和转动式模态转换过程不同分流模态,涡轮/冲压通道结尾激波运动规律、出口参数变化规律以及模态转换动态过程涡轮/冲压通道气动耦合现象,提出了结尾激波在分流装置上游和下游的模态转换方案,获得了结尾激波动态特性以及出口参数变化规律,揭示了流动形成机理。针对模态转换过程中的非定常气动耦合现象,提出一种基于内并联TBCC可调进气道的抽吸流场控制以及平动式模态转换设计思路,完成了平动式模态转换装置方案设计及包含调节机构的试验模型设计,进行了风洞试验验证,定量分析了模态转换过程涡轮/冲压通道流量耦合特性;国内首次开展了可调进气道及其变平动式及转动式模态转换动态变化过程风洞试验研究,获得了转动式模态转换动态过程结尾激波动态特性及涡轮/冲压通道出口性能变化规律,分析和揭示了几何调节过程中结尾激波沿流道前后振荡等的非稳态气动特性,以及涡轮/冲压流道非稳态耦合特性。给出了基于可调进气道特性或基于组合发动机特性约束下的平动式及转动式模态转换控制规律确定方法,揭示了流动机理。综合数值仿真及风洞试验结果,初步形成满足发动机对上游流场品质需求和推力平稳过渡约束下的内流管道设计及模态转换方案设计方法及准则。本项目研究取得的成果可为此类组合动力发动机进气系统设计提供技术参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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