A method for the design of a transonic nozzle, which involves the field of wind tunnel test, including steps: (1), initially setting the shape of a transonic nozzle; step (two), construction of the initial outer wall curve of the expansion section of the nozzle; step (three) optimization of the circular cone line segment in the outer wall curve of the initial expansion section; step (four) and initial expansion. The three line segment of the outer wall curve of the expansion section is optimized; step (five), the outer wall curve of the expansion section after the optimization is obtained; step (six), the outer wall curve of the contraction section and the outer wall curve of the final transonic nozzle are obtained; the invention reduces the length of the expansion section of the nozzle, reduces the space, and reduces the processing cost; and the airflow flows through the nozzle. When reaching the nozzle exit, the quality of the flow field meets the advanced index of the national standard.
【技术实现步骤摘要】
一种跨声速喷管设计方法
本专利技术涉及一种风洞试验领域,特别是一种跨声速喷管设计方法。
技术介绍
在跨声速范围内,流动是比较复杂的。流场中既有亚声速区域,又有超声速区域,而且流场经常不稳定,流动十分复杂。跨声速风洞必须解决试验段马赫数接近1时所出现的各种问题,技术比较复杂。在跨声速范围内,影响模型气动特性的主要相似准则是马赫数,所以跨声速喷管的出口流场品质非常重要。目前,扩声速喷管主要利用抽气机除去驻室压力,是在声速截面前排除一部分流量,使其在试验段产生所需要的跨声速气流。为了防止气流拥塞,气动模型需要设计较小;由于需要抽气机吸除驻室压力,对抽气机的功率要求很大,导致较高的试验成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种跨声速喷管设计方法,减少了喷管膨胀段的长度,缩减空间,较少加工成本;且气流流过喷管到达喷管出口时,流场品质满足国军标先进指标。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的:一种跨声速喷管设计方法,包括如下步骤:步骤(一)、初设跨声速喷管外形包括收缩段和膨胀段;收缩段和膨胀段沿轴向首尾连接;连接处为喉道;喉道对应喷管外壁的位置为T点;且收缩段轴向远离膨胀段的一端为喷管入口端;膨胀段轴向远离收缩段的一端为喷管出口端;所述膨胀段的外壁包括三次曲线段、圆锥曲线段和Bézier曲线段;三次曲线段、圆锥曲线段和Bézier曲线段依次连接,形成膨胀段的外壁曲线;步骤(二)、根据预先设定的喷管出口端直径和喷管喉道的位置,利用Bézier曲线r(u)和伯恩斯坦基函数Jn,i构建喷管膨胀段初始外壁曲线;步骤(三)、对初始的膨胀段的 ...
【技术保护点】
1.一种跨声速喷管设计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤(一)、初设跨声速喷管外形包括收缩段(1)和膨胀段(2);收缩段(1)和膨胀段(2)沿轴向首尾连接;连接处为喉道;喉道对应喷管外壁的位置为T点;且收缩段(1)轴向远离膨胀段(2)的一端为喷管入口端;膨胀段(2)轴向远离收缩段(1)的一端为喷管出口端;所述膨胀段(2)的外壁包括三次曲线段(2‑1)、圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3);三次曲线段(2‑1)、圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)依次连接,形成膨胀段(2)的外壁曲线;步骤(二)、根据预先设定的喷管出口端直径和喷管喉道的位置,利用Bézier曲线r(u)和伯恩斯坦基函数Jn,i构建喷管膨胀段(2)初始外壁曲线;步骤(三)、对初始的膨胀段(2)的外壁曲线中的圆锥曲线段(2‑2)进行优化;建立跨声速喷管坐标系oxy;求得步骤(二)中Bézier曲线r(u)一阶导数最大点,即为圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)的连接点D点;得到圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)的连接点D点的坐标(xD,yD);以D点的坐标(xD,y ...
【技术特征摘要】
1.一种跨声速喷管设计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤(一)、初设跨声速喷管外形包括收缩段(1)和膨胀段(2);收缩段(1)和膨胀段(2)沿轴向首尾连接;连接处为喉道;喉道对应喷管外壁的位置为T点;且收缩段(1)轴向远离膨胀段(2)的一端为喷管入口端;膨胀段(2)轴向远离收缩段(1)的一端为喷管出口端;所述膨胀段(2)的外壁包括三次曲线段(2-1)、圆锥曲线段(2-2)和Bézier曲线段(2-3);三次曲线段(2-1)、圆锥曲线段(2-2)和Bézier曲线段(2-3)依次连接,形成膨胀段(2)的外壁曲线;步骤(二)、根据预先设定的喷管出口端直径和喷管喉道的位置,利用Bézier曲线r(u)和伯恩斯坦基函数Jn,i构建喷管膨胀段(2)初始外壁曲线;步骤(三)、对初始的膨胀段(2)的外壁曲线中的圆锥曲线段(2-2)进行优化;建立跨声速喷管坐标系oxy;求得步骤(二)中Bézier曲线r(u)一阶导数最大点,即为圆锥曲线段(2-2)和Bézier曲线段(2-3)的连接点D点;得到圆锥曲线段(2-2)和Bézier曲线段(2-3)的连接点D点的坐标(xD,yD);以D点的坐标(xD,yD)为基点,根据Bézier曲线段(2-3)在D点的一阶导数即为圆锥曲线段(2-2)的斜率,根据斜率;生成优化后的圆锥曲线段(2-2);步骤(四)、对初始的膨胀段(2)的外壁曲线中的三次曲线段(2-1)进行优化;步骤(五)、依次连接步骤(四)得到的优化后的三次曲线段(2-1)、步骤(三)得到的优化后的圆锥曲线段(2-2)和步骤(二)得到的Bézier曲线段(2-3);得到优化后的膨胀段(2)外壁曲线;步骤(六)、根据步骤(四)得到的优化后的三次曲线段(2-1),获得T点下游的斜...
【专利技术属性】
技术研发人员:谌君谋,肖翔,李睿劬,张江,陈星,秦永明,
申请(专利权)人:中国航天空气动力技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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