一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道

1.本发明涉及爆震发动机设计技术领域，具体为爆震发动机进气涵道流动控制领域。


背景技术：

2.爆震燃烧形式热循环效率高，耗油率低，且具有自增压、能量释放率高的特点，是目前研究的热点。采用爆震燃烧方式的脉冲爆震发动机和旋转爆震发动机其燃烧室产生高频爆震波，燃烧室上游进气涵道中存在向上游传播的强压力扰动，该强扰动以运动激波形式展现。该运动激波主导的高频非定常流动对上游进气道以及组合发动机涡喷流道带来强的非定常激励，影响发动机的稳定工作。若该运动激波强度过高，其扰动可能前传至进气道喉道上游，导致发动机性能恶化，甚至不能正常稳定工作。因此需要对该强压力扰动前传进行抑制，对进气涵道内运动激波/边界层干扰进行控制以维持流动的宏观稳定，进而提高发动机工作的稳定性和性能。
3.目前对于爆震燃烧在试验与仿真方法、流动机理方面已经有了较为深入的研究，爆震发动机设计也取得了长足进展，已经迈向工程研制阶段。但对进气涵道内强压力扰动前传抑制技术研究相对较少。因此有必要发展爆震发动机进气涵道运动激波前传抑制技术。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道，目的是降低前传运动激波强度。
5.为达到上述目的，本发明提供的带局部隔板的爆震发动机进气涵道可采用如下方案：
6.一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道，进气涵道为一段收扩管道，使亚音速进口加速到超声速；进气涵道内安装等厚度设计的局部隔板(2)；局部隔板的放置方向与气流来流方向相同且局部隔板的两侧分别固定于进气涵道两内侧壁；该局部隔板中心距离进气涵道出口水平距离d为38.7％进气涵道扩张段长度d；即d＝38.7％
×
d，且局部隔板放置在流道中心线位置处；局部隔板长度为3倍流道出口高度。
7.进一步的，局部隔板沿气流方向首尾两端倒圆钝化处理。
8.进一步的，进气涵道在隔板所在位置被局部隔板分成双流道。
9.有益效果：
10.相对于现有技术，本发明通过在进气涵道流向和高度方向合适位置布置局部隔板，使其分隔成两个局部流道，两流道内各存在一系列运动激波，由于流道面积、流量等几何气动参数不同，运动激波传播速度也不同，在隔板上游形成位置不一致的两道运动激波，减小了运动激波前后压差，进而减弱了运动激波强度，降低了压力脉动强度。本发明能够有效降低前传运动激波强度，达到运动激波快速衰减和压力脉动强度快速减弱的目的，有利
于缩短进气涵道长度、降低结构重量，增强爆震发动机工作稳定性。
附图说明
11.图1是本发明的结构示意图。
12.图2是局部隔板安装位置示意图
13.图3是流道出口处的工作条件。
14.图4是本发明进气涵道瞬时流场对比图。
15.图5是带/不带局部隔板进气涵道沿程脉动强度对比曲线。
16.图中1指进气涵道；2指局部隔板。
具体实施方式
17.参阅图1、图2和图3，为本发明一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道的实施方式。所述爆震发动机进气涵道包括进气涵道1和局部隔板2。
18.局部隔板中心距离进气涵道出口水平距离d为38.7％进气涵道扩张段长度d是本发明的第一个关键。即d＝38.7％
×
d。
19.局部隔板放置在流道中心线位置处是本发明的第二个关键。
20.局部隔板长度为3倍流道出口高度是本发明的第三个关键。
21.局部隔板放置方向与气流来流方向相同，沿气流方向首尾两端倒圆钝化处理，等厚度设计是本发明的第四个关键。
22.以上四个关键点缺一不可，构成一个完整的技术方案。以上技术方案能够在保证总压恢复系数基本不变的条件下，有效抑制运动激波前传，降低压力脉动强度，显著提升进气涵道工作的稳定性。以下以一个应用在具体爆震进气涵道的应用实施例对上述技术效果进行验证。
23.实施例
24.在出口工作条件如图2所示情况下，爆震进气涵道入口高度为73mm，出口高度h为80mm。局部隔板安装在流道中心线位置处，放置方向与气流来流方向相同。局部隔板为等厚度设计，且沿气流方向首尾两端倒圆钝化处理。局部隔板厚度为2mm，长度l为240mm。局部隔板的中心距离进气涵道出口水平距离d为400mm。图4和图5分别对比了加装局部隔板前后进气涵道流场图及相应的脉动强度沿程变化，表1中对比了加装局部隔板前后进气涵道性能参数。采用带局部隔板运动激波前传抑制措施后，进气涵道总压恢复系数σ下降0.1％，脉动强度ε下降为原始方案的33.3％，如图5所示。结果表明：本发明可以在保证总压恢复系数基本不变的条件下，有效抑制运动激波前传，降低压力脉动强度，显著提升进气涵道工作的稳定性。
25.表1
[0026] 脉动强度ε总压恢复系数σ原始方案a0.0480.857采用抑制措施方案b0.0160.856
[0027]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或
暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。


技术特征：
1.一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道，其特征在于：进气涵道为一段收扩管道，使亚音速进口加速到超声速；进气涵道内安装等厚度设计的局部隔板(2)；局部隔板的放置方向与气流来流方向相同且局部隔板的两侧分别固定于进气涵道两内侧壁；该局部隔板中心距离进气涵道出口水平距离d为38.7％进气涵道扩张段长度d；即d＝38.7％
×
d，且局部隔板放置在流道中心线位置处；局部隔板长度为3倍流道出口高度。2.根据权利要求1所述的带局部隔板的爆震发动机进气涵道，其特征在于：局部隔板沿气流方向首尾两端倒圆钝化处理。3.根据权利要求1所述的带局部隔板的爆震发动机进气涵道，其特征在于：进气涵道在局部隔板所在位置被局部隔板分成双流道。

技术总结
本发明提供了一种带局部隔板的爆震发动机进气涵道，包括进气涵道和隔板。进气涵道为一收扩涵道；隔板设置在进气涵道内运动激波干扰区域，将进气涵道局部分割为两个流道，使一道运动激波分为两道运动不一致的运动激波，减弱激波前后压差，降低运动激波强度，从而有效抑制运动激波前传，降低压力脉动强度，提升爆震发动机工作的稳定性。与进气涵道原方案相比，本发明提出的运动激波抑制技术，不需要提供额外能量，结构简单、经济性好，对拓展爆震发动机稳定工作裕度有着重要作用。动机稳定工作裕度有着重要作用。动机稳定工作裕度有着重要作用。


技术研发人员：王卫星 严凯威 张义宁 宋康宁 朱家浩 刘佳思 姜璇 刘精彩
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/3/14