旋转冲压压缩转子三维进气流道数值研究

借鉴典型三维超声速进气道的设计方法,设计了一种旋转冲压压缩转子三维进气流道,并采用三维雷诺平均N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型对其流场进行了数值研究.计算结果表明:与三维超声速进气道中的平直激波系不同,三维进气流道中的激波为曲线激波;与二维进气流道中的激波系相比,三维进气流道中的激波系要相对模糊和复杂;转速和背压对三维进气流道的性能有较大影响.  

一种双S弯二元喷管的红外辐射特性数值研究

为了降低轴对称排气系统的红外辐射,设计了一种非常规双S弯二元喷管.在CFD计算得到排气系统温度、压力和组分质量分数的基础上,采用反向蒙特卡洛法计算了基准轴对称喷管和双S弯二元喷管的红外辐射特征,并与二元喷管的结果进行了对比.结果表明:双S弯二元喷管能够对排气系统内部的高温部件进行有效遮挡,其强三维流动效应加强了内外涵冷热气流的掺混,在二元喷管的基础上进一步降低了排气系统的红外辐射；随着偏距S的增大,红外抑制效果增加,与轴对称喷管相比在推力损失不大于3％的前提下能够平均降低70％以上的红外辐射.  

旋转爆震发动机数值研究

采用9组分19步的基元反应模型,忽略黏性、热传导和扩散等输运效应,对以2H2+O2+4N2为反应混合物的旋转爆震发动机进行了二维模拟。采用分段填充方法起爆旋转爆震波,研究结果表明,分段填充方法可以有效的形成沿同一方向传播的爆震波;详细分析了内部流场结构,旋转爆震波会使流场呈现周期性变化,斜激波和接触间断面是造成流场在出口平面波动的主要原因。旋转爆震发动机具有较高的比冲,基于燃料的平均比冲为49131.5 N.s/kg。  

融合式叶尖小翼对低速压气机转子气动性能的影响

为了进一步揭示融合式叶尖小翼对压气机转子间隙流动的影响机理，采用数值模拟方法对低速压气机转子加装叶尖小翼控制间隙流动进行研究，着重考察了不同几何宽度及安装方式小翼对转子气动性能的影响。结果显示，叶尖小翼改变了转子中的泄漏涡轨迹，影响着叶片吸力面附面层的分离程度，适当几何宽度的压力面小翼可以在压气机转子效率略有降低的情况下使其失速点流量系数减小8.20%。  

叶轮机械中间隙流与通道二次流相互作用的数值研究

采用数值解法对一压气机静叶栅中叶顶泄漏流与通道二次流的相互作用进行研究 ,详细揭示了在顶部区通道涡、泄漏涡及分离涡的生成和发展。结果表明 ,由于泄漏流动与通道二次流动的方向正好相反 ,适量的泄漏流动可以在一定程度上起到削弱通道涡强度、改善顶部区流动状况的作用。  

液体火箭发动机推力室冷却通道温度分层数值研究

为了研究冷却剂温度分层的形成机理及其对流动和换热的影响,应用雷诺应力模型(RSM)对液体火箭发动机推力室再生冷却通道的流动与传热进行了三维数值模拟,冷却剂为气氢,考虑其物性随温度和压力的变化.所得结果表明:冷却剂在非流动方向会出现温度分层现象,随着冷却剂的不断受热,温度分层现象越明显,由于喉部二次流加强了冷却剂间的混合,在喉部区域温度分层被减弱,温度分层对冷却剂温升及压降影响较小,严重影响气壁温度的估算.  

基于转捩模型的吸附式压气机正弯叶片数值研究

采用三维数值方法研究了吸附式压气机扇形叶栅中正弯叶片的流场和气动性能，通过对比分析三种不同的孔式抽吸方案，以探讨附面层抽吸抑制三维流动分离、减小损失的机理。首先通过与前期实验数据的对比，校核了数值计算代码的可靠性，所得到的流场特性与实验数据有较好的一致性；其次通过在常规直叶片和正弯叶片中采用孔式附面层抽吸方法，以对比不同叶片积迭形式时附面层抽吸的效果，并探讨了通过改善抽吸设计方案提高抽吸效果的机理。结果表明，采用孔式抽吸可以较好地控制直、弯叶栅内的三维流动分离，抽吸后的吸力面气泡式分离消失，每个抽吸孔下游形成了新的基于抽吸孔特征的分离流动结构；抽吸策略的调整改善了角区的三维流动分离，尾迹旋涡的发展以及强度得到有效抑制。  

轴向长度对旋转爆震发动机的影响

采用9组分19步基元反应模型,不考虑黏性、热传导和扩散效应等对流动的影响,对以氢气和氧气为反应混合物的旋转爆震发动机内流场进行计算,研究轴向长度对发动机性能的影响.研究表明:在一定范围内轴向长度对发动机比冲影响很小,轴向长度过长时会降低发动机比冲.轴向长度对爆震波的压力形成影响很大,轴向长度过小时,爆震波压力不高,过大时,会导致斜激波压力衰减.随着轴向长度的增加,由于膨胀的作用,出口的压力不断降低,轴向长度为200 mm时,出口的平均速度最大,此时发动机比冲也达到最大值；周向速度明显减小,降低了周向速度对发动机的不利影响；推力密度峰值逐渐下降；激波前后密度差逐渐减小,这使发动机的推力偏心矩也不断降低,从而可有效地减小角散布等不利影响.  

横向射流起爆爆震波数值研究

采用CFD软件对横向喷射的射流在预先充满丙烷/空气恰当比混合物的爆震室中起爆爆震波的过程和机理进行了数值模拟,并讨论了射流的压力、速度以及温度对爆震波起爆特性的影响.结果表明,对于计算的物理模型,爆震射流不能在爆震室中直接起爆爆震波；射流与壁面的碰撞形成激波反射,激波反射产生的横渡、热点和局部爆震引发起爆；能够成功起爆爆震波的横向射流存在最小的射流压力,该射流压力为0.9MPa;较小的射流压力、较小的射流速度或较低的射流温度都不利于横向射流在爆震室中起爆爆震波.  

半埋入式S弯进气道主动流动控制研究

为了改善半埋入式亚声速S弯进气道出口气流品质，本文采用吹、吸气方式对其进行了主动流动控制数值研究。结果表明：吸气位置、吸气量变化显著影响进气道气动性能，最佳吸气位置位于唇口附近，当唇口吸气量为进气道流量的1.9%时，总压畸变指数降低约45.7%，总压恢复系数和增压比略有提高；而附面层吹气时进气道的性能仅在吹气量较小时有所改善；附面层吹、吸组合控制对流场的改善程度介于上述方案之间，而非单独吹、吸气方案效果的简单叠加。