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常规方法设计的蛇形进气道难以获得满足进/发匹配工作需求的气动性能,本文基于全局二次流控制的思想,分别采用仅依靠涡控型面设计和气动式涡流发生器两种方法对蛇形进气道的内流场进行涡控研究。 论文第一大部分利用NURBS实现对型面涡控蛇形进气道的参数化设计,并运用数值仿真研究了关键几何设计参数对涡控蛇形进气道的影响机理和规律,接着对优选出的涡控蛇形进气道方案在飞行包线范围内的气动特性。结果显示:涡控蛇形进气道在巡航状态总压恢复系数为0.9656,畸变指数DC60为0.25,与原型方案相比,总压恢复系数提高近1.1%,畸变指数DC60下降77.27%,在飞行包线内大部分状态下受控旋涡能够较好的抑制第二S弯上壁面的气流分离,避免大范围气流分离的发生,且畸变指数DC60均小于0.5,满足发动机正常工作的需求,从而表明蛇形进气道涡控设计方法的可行性。 论文第二大部分利用数值仿真研究气动式涡流发生器安装位置、安装角度及射流注入动量比等关键设计参数对蛇形进气道原型方案的影响机理和规律,随后研究了飞行包线范围内飞行参数对气动涡流发生器控制下蛇形进气道流场特征和气动性能的影响,结果显示:优选气动式涡流发生器射流注入动量比为2.08%时(射流进口总压为来流总压3.2倍,对应流量比为1.39%),进气道的总压恢复系数为0.9560,畸变指数DC60为0.18,与原型方案相比,总压恢复系数几乎没有变化,畸变指数减小82.73%,但在组合状态α=8°,β=6°时,畸变指数DC60=0.88,无法满足进/发匹配需求。 通过对比型面涡控蛇形进气道方案及气动式涡流发生器控制方案可以发现:在巡航状态下,涡控方案的总压恢复系数比气动式涡流发生器控制高出1.1%,而气动式涡流发生器控制方案则更加有利于改善进气道流通能力,在相同出口马赫数下进气道捕获流量增加6.67%。在非设计状态,型面涡控方案均能有效抑制大范围的气流分离,而气动式涡流发生器控制方案甚至出现少数状态畸变无法满足发动机正常工作需求。不仅如此,本文在考虑气动式涡流发生器控制方案所带来增益时,并未计入高压射流注入的管路损失及发动机所消耗的能量等问题。因此,综合对比可知,型面涡控蛇形进气道方案更具工程实用价值。