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《南京航空航天大学》 2012年
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串联布局TBCC可调喷管的设计、仿真与实验研究

周唯阳  
【摘要】:尾喷管的主要功用是使发动机获得大的排气冲量,并协助调节发动机的工作状态,其设计对发动机的整体性能至关重要。由于TBCC尾喷管工作在很大的落压比范围内,且通过的质量流量变化幅度较大,因此有必要对TBCC尾喷管进行探索设计与深入研究,以掌握其流动机理,并创新设计方案。 本文提出了一种带中心体的单独调节喷管出口面积与喉道面积的串联布局TBCC喷管设计方案,针对该方案进行了不同内外流条件的仿真研究,分析了外流、比热、进口总温与进口气体成分对喷管流动状态与性能参数的影响。而后,对该方案进行了参数化仿真研究,分析了不同设计参数:后缘板转动角度、后缘板长度、转轴缝宽与中心体型线对喷管内通道流动结构的影响。针对参数化研究中得到的较优设计方案,进一步进行了三维仿真研究并指导开展了喷管典型状态静特性实验研究。结果表明,在TBCC尾喷管的数值模拟中,应采用带外流条件与变比热的仿真方法,而进口气体总温与气体成分对该型喷管的流动结构影响不大。通过参数化研究得到的较优设计方案参数为:(1)低速状态:后缘板转动角度13°;过渡状态:后缘板转动角度1°;巡航状态:后缘板转动角度2°(2)后缘板长度30.5mm,在基准方案上增长4mm(3)转轴缝隙宽度0.1mm(4)中心体型线为直线。对比三维仿真结果表明,三维效应使喷管推力系数因过膨胀程度的下降而较二维结果有较大提高。最后的实验结果表明,实验获得的流动结构、沿程静压分布曲线与仿真结果吻合良好,仿真与实验手段得到了相互验证。
【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】:2012
【分类号】:V232

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