并联多模块高超声速进气道不起动耦合特性及失稳机理研究

并联多模块高超声速进气道作为未来大推力超燃冲压发动机的进气装置，其面临的多模块进气道不起动流场耦合将是研究的核心问题之一，对于发动机的安全稳定运行非常重要。.对于多模块进气道来说，某个模块进气道不起动导致多个模块进气道之间出现流场耦合现象，引起多个进气道的溢流流量相互影响，并由此带来各模块进气道流量不均匀分配问题，流量分配不均匀导致各模块进气道之间出现新的交叉反馈回路。模块化的设计思想使得各模块的固有振荡频率接近，在交叉反馈回路的作用下，导致各模块进气道流场之间发生共振的概率增加，更容易引起进气道流动失稳，诱导发动机/进气道出现危险模式。.通过本项目研究，有望建立多模块进气道不起动耦合作用下的动力学模型，得到多模块进气道流动的稳定条件和稳定边界，揭示多模块进气道不起动耦合作用下新的失稳模式和失稳机理，为多模块高超声速进气道的设计和运行提供科学依据。

多模块进气道是实现大推力的一种简单方便的重要实现方式，其不起动问题是保证发动机正常工作的最重要的问题。本项目中首先利用数值模拟的方法开展了单模块进气道的不起动机理研究，得到不起动的反馈回路机制。接着开展了多模块进气道不起动流场的耦合作用研究，研究发现逆流是耦合作用中的主要因素，并得到多模块耦合作用下不起动的反馈回路，由于多模块间的耦合作用，使得多模块进气道更容易出现不起动。然后开展了高超声速进气道实验研究，观察到了两种新的喘振模式：“混合不起动模式”和“非振荡强烈不起动模式”，并分析了喘振机理。根据实验数据分析了激波串的变化机理，并研究了不起动的预警和监测信号。提出了基于求导的不起动预警和监测算法，该算法经验证能够成功的实现不起动预警和监测，并且满足实时性的要求。最后为超燃冲压发动机喘振建立了面向控制的低阶数学模型，该模型能够反映进气道的起动和不起动特性，以及工作状态间的转换，有利于控制器的设计。本项目以数值模拟和实验研究相结合的方式，对高超声速进气道不起动问题进行了深入研究，研究结果对不起动的认识和控制都有重要意义。