一种进气道及其纵向导流板设计方法与流程

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

背景技术：

1、常规s弯进气道的出口气流方向与径向进气发动机不匹配，为满足下游发动机的径向进气需求，需要将进气道调整为呈z型、带集气装置的进气道，进气道后段存在大角度转折，且进气道末端与集气装置相连。此进气道虽然能够满足径向进气需求，但进气道与集气装置的交界面面积较大，导致进气道后半段第一次转折处气流流道扩张比偏大，进气道两侧壁面的气流分离严重，形成了局部乱流，横向移动至对称面主流区的分离泡会耗散主流能量，导致进气道对称面的气流下洗作用变弱，影响进入集气装置的气流均匀性。

2、进入集气装置后，进气道两侧壁面附近的乱流在惯性作用下旋流强度进一步增强，导致aip面(aerodynamic interface plane，进气道/发动机气动交界面)气流偏离轴线集中向上流动，导致aip面气流分布严重不均，极可能导致发动机叶片处的气流分离，极大地影响了发动机效率，严重时还可能导致发动机喘振。

3、综上所述，如何抑制进气道两侧乱流向对称面主流区的横向流动，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纵向导流板设计方法，在进气道内增设至少两块纵向导流板，利用纵向导流板抑制对称面两侧大型涡流的产生，增强了aip面的流场均匀性。

2、此外，本发明还提供了一种应用上述纵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、一种纵向导流板设计方法，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至少两块纵向导流板的前缘起始位置点；

7、步骤s3，确定所述纵向导流板的板间张角，控制进气道后段相对靠近进气道对称面的流道的面积扩张比小于1.6；

8、步骤s4，确定所述纵向导流板的左、右侧型面，使进气道后段相对靠近进气道对称面的流道符合缓急相当的面积扩张规律、相对靠近进气道壁面的流道符合先缓后急的面积扩张规律；

9、步骤s5，根据所述进气道内部流场数据确定所述纵向导流板的后缘位置点和厚度；

10、步骤s6，对设有所述纵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；

11、步骤s7，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-s6，

12、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。

13、优选的，所述纵向导流板关于所述进气道的对称面对称设置。

14、优选的，所述纵向导流板的数量为两块，两块所述纵向导流板之间的中间流道符合缓急相当的面积扩张规律，所述纵向导流板与所述进气道的壁面形成的外侧流道符合先缓后急的面积扩张规律。

15、优选的，所述纵向导流板的前缘的左、右侧型面的起始角度与当地气流流动方向的夹角小于或等于10°。

16、一种进气道，应用上述任一项所述的纵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纵向导流板。

17、优选的，所述纵向导流板包括等厚型、厚薄型、薄厚型、薄厚薄型和翼型。

18、本发明提供的纵向导流板设计方法，首先对进气道的基准方案进行数值仿真计算，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至少两块纵向导流板的前缘位置点，利用纵向导流板阻挡进气道左、右两侧壁面的低能乱流向对称面主流的横向流动；

20、确定纵向导流板的板间张角，控制进气道后段相对靠近进气道对称面的流道的面积扩张比小于1.6，以降低对称面主流所在流道的面积扩张比、抑制对称面主流的气流分离；

21、确定纵向导流板的左、右侧型面，使进气道后段相对靠近进气道对称面的流道符合缓急相当的面积扩张规律、相对靠近进气道壁面的流道符合先缓后急的面积扩张规律，抑制对称面两侧大型涡流的产生，降低涡流对对称面主流的能量耗散，以增强对称面主流的下洗作用；

22、根据进气道内部流场数据确定纵向导流板的后缘位置点和厚度，使纵向导流板可有效阻挡进气道转折处附近区域近壁面乱流向对称面主流的横向流动；

23、而后，根据纵向导流板的前缘起始位置点、板间张角、左右侧型面、后缘位置点和厚度，对设有纵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；

24、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，以此判断纵向导流板是否满足设计要求，若不满足要求则对纵向导流板的设计参数进行迭代计算。

25、本发明提供的纵向导流板设计方法，在进气道增设至少两块纵向导流板，纵向导流板阻挡了进气道左、右两侧壁面的低能乱流向对称面主流横向流动，抑制了对称面两侧大型涡流的产生，增强了对称面主流的气流下洗作用，有效地改善了aip面的流场均匀性。

26、同时，增设纵向导流板，能够降低进气道后段各流道的面积扩张比，进而减小进气道转折处对称面主流的逆压力梯度，有利于抑制进气道中间流道的气流分流、改善aip面的流场均匀性。

27、此外，本发明还提供了一种应用上述纵向导流板设计方法的进气道。

技术特征：

1.一种纵向导流板设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的纵向导流板设计方法，其特征在于，所述纵向导流板关于所述进气道的对称面对称设置。

3.根据权利要求2所述的纵向导流板设计方法，其特征在于，所述纵向导流板的数量为两块，两块所述纵向导流板之间的中间流道符合缓急相当的面积扩张规律，所述纵向导流板与所述进气道的壁面形成的外侧流道符合先缓后急的面积扩张规律。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纵向导流板设计方法，其特征在于，所述纵向导流板的前缘的左、右侧型面的起始角度与当地气流流动方向的夹角小于或等于10°。

5.一种进气道，应用权利要求1-4任一项所述的纵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纵向导流板。

6.根据权利要求5所述的进气道，其特征在于，所述纵向导流板包括等厚型、厚薄型、薄厚型、薄厚薄型和翼型。

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纵向导流板设计方法，纵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；确定至少两块纵向导流板的前缘起始位置点、板件张角、左右侧型面、后缘位置点以及厚度参数；对设有纵向导流板的进气道进行数值仿真计算，获取导流板方案进气道内部流场数据；根据导流板方案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，对纵向导流板的参数进行迭代计算。上述纵向导流板设计方法，在进气道增设至少两块纵向导流板，利用纵向导流板抑制进气道对称面两侧大型涡流的产生，增强了AIP面的流场均匀性。

技术研发人员：柯玉祥,李东坡,张勇,高建力,王一,张悦
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