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《南京航空航天大学》 2009年
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一种矢量增强型双喉道射流矢量喷管的数值模拟及实验验证研究

周慧晨  
【摘要】:在双喉道射流推力矢量喷管的基础上,本文提出了一种矢量增强型双喉道射流矢量喷管的概念:在喷管尾部增加一扩张段,利用流体的附壁效应使主流在扩张段中进一步偏转,从而获取更大的矢量角。借助CFD技术,对该类喷管的设计规律进行了研究,获得了扩张段的主要设计参数对喷管性能和流场结构的影响规律,继而提出了扩张段开缝设计方案以解决扩张段中主流过膨胀引起的推力性能过低的问题。而后,设计并搭建了喷管实验台,根据数值模拟的结果设计了多组喷管实验模型,并对其开展了实验验证研究。 研究结果表明,空腔长度、空腔扩张角、空腔收敛角、扩张段扩张角、扩张段长度、扩张段型线等设计参数对矢量增强型双喉道射流矢量喷管的性能及内部流动结构均有着较为显著的影响。内凹型扩张段在二维仿真下得到了24.96°的矢量角、8.99°/1%次流量的矢量效率,其推力系数为0.900。开缝设计方案利用狭缝引入环境气流可以显著地改善内凹型扩张段推力性能过低的问题,开缝数和开缝角对喷管性能有着显著的影响,在开缝数3、开缝角30°条件下得到了23.02°的矢量角、8.46°/1%次流量的矢量效率和0.935的推力系数。在高空外流的干扰下,喷管上下外壁面的压力差对喷管性能的影响极其显著,而开缝设计的内凹型扩张段此时仍有着较高的矢量性能和推力性能,开缝数3、开缝角30°时,得到了23.92°的矢量角,9.48°/1%次流量的矢量效率和0.945的推力系数。另外,所搭建的喷管实验台可在较宽广的NPR、SPR范围内对射流矢量喷管进行实验研究,且所获得的多组喷管实验结果与数值仿真结果具有良好的一致性,表明所建设的喷管实验台是成功的,同时也证明了矢量增强型射流矢量喷管具有良好的推力矢量特性,验证了数值仿真方法的可靠性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V211

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