一种进气道及其横向导流板设计方法与流程

本发明涉及飞行器，更具体地说，涉及一种横向导流板设计方法。此外，本发明还涉及一种应用上述横向导流板设计方法的进气道。

背景技术：

1、径向进气发动机适配z字形进气道，进气道后段存在大角度转折，且进气道的末端与集气装置相连，气流在经过大角度转折处时受到离心力的作用，气流将由流道内侧向流道外侧移动，在外侧壁面受阻后沿两侧壁面回流至流道内侧。

2、外侧壁面低速流体的向内迁移，加之进气道的大角度转折，使得此处流道扩张、气流压力陡然上升，气流流动方向上逆压力梯度增大，导致近壁面气流发生较大分离，形成涡流，导致进入集气装置的气流均匀性差、低能流区域占比大。

3、气流在集气装置内流动时，分离区进一步扩大，使得涡流强度进一步增强，导致aip面(aerodynamic interface plane，进气道/发动机气动交界面)旋流增强，气流均匀性变差，严重影响了发动机性能。

4、综上所述，如何抑制进气道内侧壁面气流的分离及气流由流道内侧向流道外侧的移动，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种横向导流板设计方法，在进气道内增设横向导流板，利用横向导流板阻挡气流由流道内侧向流道外侧的移动、迫使中心气流沿横向导流板完成大角度转弯，同时缓解进气道内侧壁面附近的气流分离，有效改善了aip面的流场均匀性。

2、此外，本发明还提供了一种应用上述横向导流板设计方法的进气道。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种横向导流板设计方法，包括：

5、步骤s1，对进气道的基准方案进行数值仿真计算，获取进气道内部流场数据；

6、步骤s2，根据所述进气道内部流场数据确定横向导流板的前缘起始位置点；

7、步骤s3，确定所述横向导流板的内、外侧型面，使进气道后段的内、外两流道均符合缓急相当的面积扩张规律；

8、步骤s4，根据所述进气道内部流场数据确定所述横向导流板的后缘位置点和厚度；

9、步骤s5，对设有所述横向导流板的进气道进行数值仿真计算，获取导流板方案的进气道内部流场数据；

10、步骤s6，根据所述导流板方案的进气道内部流场数据计算aip面旋流强度指数η，当所述aip面旋流强度指数η大于预设aip面旋流强度指数η0时，重复步骤s2-s5，

11、其中，α2为aip面上各点的当地旋流角，为aip面上旋流角的绝对值大于15°的面积，aaip为aip的面积。

12、优选的，所述步骤s2包括，所述横向导流板的前缘起始位置点位于进气道内部流场的气流分离起始位置点前。

13、优选的，所述步骤s3包括：控制所述进气道后段的内、外两流道的面积扩张比均小于或等于1.6。

14、优选的，所述步骤s4包括，所述横向导流板的后缘位置点位于进气道和集气装置的连接端面的前方。

15、一种进气道，应用上述任一项所述的横向导流板的设计方法，包括进气道和设于所述进气道后段的横向导流板。

16、优选的，所述进气道和所述横向导流板为一体结构。

17、优选的，所述进气道设有导流板安装槽，所述横向导流板插接于所述导流板安装槽内，所述进气道外设有密封板，所述横向导流板和所述密封板通过角片连接。

18、本发明提供的横向导流板设计方法，首先对进气道的基准方案进行数值仿真，获取进气道内部流场数据；

19、然后根据进气道内部流场数据确定横向导流板的前缘起始位置点，利用横向导流板阻挡气流由流道内侧向流道外侧的移动、缓解进气道内侧壁面的气流分离；

20、确定横向导流板的内、外侧型面，使进气道后端的内、外流道均符合缓急相当的面积扩张规律，迫使进气道内中心气流沿横向导流板完成大角度转弯，避免中心气流在离心力作用下向流道外侧移动，并降低内、外流道的面积扩张比，以降低进气道在转折处的逆压力梯度、抑制气流分离现象；

21、根据进气道内部流场数据确定横向导流板的后缘位置点和厚度，使横向导流板能够有效阻挡气流由流道内侧向流道外侧的移动；

22、而后，根据横向导流板的前缘起始点位置、内外型面、后缘位置点和厚度，对设有横向导流板的进气道进行数值仿真计算，获取导流板方案下的进气道内部流场数据；

23、最后，根据导流板方案的进气道内部流场数据计算aip面的旋流强度指数η，并判断横向导流板是否满足设计要求，若不满足则对横向导流板的设计参数进行迭代计算。

24、本发明提供的横向导流板设计方法，在进气道内增设横向导流板，横向导流板可阻挡气流由流道内侧向流道外侧的移动、迫使中心气流沿横向导流板完成大角度转弯，同时缓解进气道内侧壁面附近的气流分离，减弱进气道与集气装置的连接端面的旋流强度，以引导气流、改善aip面的流场均匀性。

25、同时，横向导流板可减小进气道内、外侧流道的面积扩张比，相比于不设横向导流板的进气道基准方案，降低进气道大角度转折处的逆压力梯度，抑制气流分流分离的产生，改善aip面的流场均匀性。

26、此外，本发明还提供了一种应用上述横向导流板设计方法的进气道。

技术特征：

1.一种横向导流板设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的横向导流板设计方法，其特征在于，所述步骤s2包括，所述横向导流板的前缘起始位置点位于进气道内部流场的气流分离起始位置点前。

3.根据权利要求1所述的横向导流板设计方法，其特征在于，所述步骤s3包括：控制所述进气道后段的内、外两流道的面积扩张比均小于或等于1.6。

4.根据权利要求1所述的横向导流板设计方法，其特征在于，所述步骤s4包括，所述横向导流板的后缘位置点位于进气道与集气装置的连接端面的前方。

5.一种进气道，应用权利要求1-4任一项所述的横向导流板的设计方法，其特征在于，包括进气道和设于所述进气道后段的横向导流板。

6.根据权利要求5所述的进气道，其特征在于，所述进气道和所述横向导流板为一体结构。

7.根据权利要求5所述的进气道，其特征在于，所述进气道设有导流板安装槽，所述横向导流板插接于所述导流板安装槽内，所述进气道外设有密封板，所述横向导流板和所述密封板通过角片连接。

技术总结
本发明涉及飞行器技术领域，公开了一种进气道及其横向导流板设计方法，横向导流板设计方法包括：对进气道的基准方案进行数值仿真计算，获取进气道内部流场数据；确定横向导流板的前缘起始位置点、内外侧型面、后缘位置点和厚度等设计参数；对设有横向导流板的进气道进行数值仿真计算，获取导流板方案的进气道内部流场数据；根据导流板方案的进气道内部流场数据计算AIP面旋流强度指数η，当AIP面旋流强度指数η大于预设AIP面旋流强度指数η<subgt;0</subgt;时，对横向导流板的设计参数进行迭代计算。其利用横向导流板阻挡气流由流道内侧向流道外侧的移动、迫使主流沿横向导流板完成大角度转弯，缓解进气道内壁面的气流分离，改善AIP面的流场均匀性。

技术研发人员：李东坡,张勇,柯玉祥,肖建豪,张九阳,喻岩
受保护的技术使用者：中航(成都)无人机系统股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13