采用混合流动控制方法的BLI进气道技术

本公开提供了一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置，该混合流动控制装置包括：涡流发生器，其设置在进气道的底部导流面及侧壁面上，该涡流发生器将位于进气道的底部处的低压区气流向两侧排挤；以及吹气装置，其设置在所述进气道的底部导流面外侧，吹气装置的出口与进气道的内部空间相连通，吹气装置用于向进气道内射入高速气体。本公开还提供了一种采用混合流动控制的边界层吸入式进气道，其包括：进气道主体，其进口形状为双椭圆，出口形状为圆形；以及上述的混合流动控制装置。

BLI Inlet Using Hybrid Flow Control Method

The present disclosure provides a hybrid flow control device for a boundary layer suction inlet. The hybrid flow control device includes a eddy current generator, which is arranged on the bottom diversion surface and the side wall surface of the intake port. The eddy current generator squeezes the air flow in the low pressure zone at the bottom of the intake port to both sides; and a blowing device, which is arranged on the bottom diversion surface of the intake port. Outside, the outlet of the blowing device is connected with the inner space of the intake port, and the blowing device is used to inject high-speed gas into the intake port. The present disclosure also provides a boundary layer inhalation inlet with mixed flow control, which comprises an intake main body with double ellipse inlet shape and circular outlet shape, as well as the aforementioned hybrid flow control device.

【技术实现步骤摘要】
采用混合流动控制方法的BLI进气道
本公开涉及一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置以及一种采用混合流动控制的边界层吸入式进气道。
技术介绍
随着航空技术的不断发展，一些新的飞机布局形式逐渐出现在人们视野中，其中翼身融合体(BWB,BlendedWingBody)就是一种具有广泛应用前景的布局形式。翼身融合体设计概念的出发点，是在满足必要容积的前提下有效减少浸润表面积以实现减小摩擦阻力的目的。翼身融合体飞机通常采用边界层吸入式(boundarylayeringestion,BLI)进气道。与传统的进气道相比，边界层吸入式进气道吸入附面层的同时加速了机身上表面气流，减小了机身上表面压力，从而使飞机升阻比得到提高。除此之外，边界层吸入式进气道还有很多优势，包括降低耗油率、减轻重量、提高军机隐身性能以及减少民机噪声污染等。采用边界层吸入式进气道会为翼身融合体飞机带来很大的收益，但边界层吸入式进气道大曲率、短扩压的特点会使其内部存在法向和轴向的双重逆压梯度，使得气流在进气道中难以贴服于壁面，从而易发生大尺度流动分离。另外，由于边界层吸入式进气道入口摄入了机身附面层，这部分低能流体更加难以抵抗进气道中的双重逆压梯度，导致边界层吸入式进气道内的大尺度流动分离更加严重。因此，边界层吸入式进气道在带来诸多好处的同时更面临着出口畸变强度大、总压恢复系数低的问题，会对发动机风扇的性能产生严重影响。因此，采用合适的流动控制方法，有效控制边界层吸入式进气道内部气体的流动，以保证进气道具有较好的气动性能，从而保证边界层吸入式进气道对飞机的整体收益，是飞机/发动机一体化设计的重要问题。针对上述问题，有研究者使用涡流发生器等装置对进气道内的流动进行被动控制，虽然该类流动控制方法在设计点时能很好地控制流动，但是当偏离设计点时，就无法随之进行调节来匹配当前工况；还有研究者采用微喷气、附面层吹/吸等主动流动控制手段解决这一问题，但主动流动控制需要通过向流场中输入能量来产生适当的扰动进行流动控制，难以形成完备的控制规律，且外部能量摄入较大，控制效率难以保证。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置，该混合流动控制装置包括：涡流发生器，其设置在进气道的底部导流面及侧壁面上，该涡流发生器将位于进气道的底部处的低压区气流向两侧排挤；以及吹气装置，其设置在所述进气道的底部导流面外侧，吹气装置的出口与进气道的内部空间相连通，吹气装置用于向进气道内射入高速气体。根据本公开的至少一个实施方式，涡流发生器在轴向方向上设置在分离点上游1δ处，该分离点为未施加流动控制时进气道的底部导流面上的流动分离点，δ为进气道吸入的附面层厚度。根据本公开的另一个实施方式，涡流发生器包括至少一个扰流叶片，该扰流叶片呈矩形，高度为0.2δ，长度为0.4δ，厚度为4毫米。根据本公开的又一个实施方式，涡流发生器包括均匀设置在底部导流面上的10–12个扰流叶片和设置在两侧壁面上的各2个扰流叶片。根据本公开的又一个实施方式，扰流叶片与进气道的来流方向夹角为10°–15°。根据本公开的又一个实施方式，吹气装置在轴向方向上设置在涡流发生器下游1δ处。根据本公开的又一个实施方式，吹气装置包括10个吹气管道，其直径为30毫米，相邻吹气管道的周向间隔为120毫米。根据本公开的又一个实施方式，吹气管道的轴线方向与平面的夹角为30°且向进气道外侧偏转30°–45°，该平面为吹气管道与进气道底部导流面相连处的切面。本公开还提供了一种采用混合流动控制的边界层吸入式进气道，其包括：进气道主体，其进口形状为双椭圆，出口形状为圆形；以及上述任一实施方式的混合流动控制装置。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是根据本公开至少一个实施方式的采用混合流动控制的边界层吸入式进气道的结构示意图。图2是根据本公开至少一个实施方式的用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置的涡流发生器结构图。图3是根据本公开至少一个实施方式的用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置的吹气装置的吹气管道安装角度示意图。图4是根据本公开至少一个实施方式的采用混合流动控制的边界层吸入式进气道的进口截面型线。图5是根据本公开至少一个实施例的采用混合流动控制的边界层吸入式进气道的进气道主体的示意性立体图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。在本公开的至少一个实施方式中，本公开提供了一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置，如图1所示，该装置包括涡流发生器，其设置在进气道的底部导流面及侧壁面上，该涡流发生器将位于进气道的底部处的低压区气流向两侧排挤；以及吹气装置，其设置在所述进气道的底部导流面外侧，吹气装置的出口与进气道的内部空间相连通，吹气装置用于向进气道内射入高速气体。根据本公开的另一个实施方式，涡流发生器在轴向方向上设置在分离点上游1δ处，该分离点为未施加流动控制时进气道的底部导流面上的流动分离点，δ为进气道吸入的附面层厚度。根据本公开的又一个实施方式，涡流发生器包括至少一个扰流叶片，其形状呈矩形，高度为0.2δ，长度为0.4δ，厚度为4毫米。扰流叶片可以将底部低压区气体向两侧排挤，减小出口低压区的面积并使得低压区分布更为均匀。此处所选择的扰流叶片的形状为最简单的矩形，当然，扰流叶片的形状也可以设计为其他图形，其尺寸也不局限为所列的数值，其最优形状和尺寸可以由数值模拟得到。本公开中矩形扰流叶片的选择主要基于：虽然其形状简单，但是已达到明显改善进气道气动性的目的，无需再花费大量的时间用于优化扰流叶片的形状。因此，在本公开中，主要提供矩形扰流叶片所达到的技术效果。但是，本领域的技术人员应该明白，扰流叶片的形状并不局限为矩形，其尺寸也不局限为所列的数值。如图2所示为从进气道出口向前观察时，看到的涡流发生器的结构。根据本公开的又一个实施方式，涡流发生器可以包括均匀设置在底部导流面上的10–12个扰流叶片和设置在靠近底部的两侧壁面上的各2个扰流叶片。图2所示的涡流发生器包括12个设置在底部导流面上的扰流叶片和侧壁上各2个扰流叶片。根据本公开的又一个实施方式，矩形扰流叶片与进气道的来流方向夹角为10°–15°。优化地，如图2所示的扰流叶片，其安装角度为15°。根据本公开的又一个实施方式，吹气装置的主体设置在进气道的外部，吹气装置的出口与进气道的内部空间相连通。吹气装置通过吹气管道向流场内射入高速气流，其可以增加附面层流体的动量，从而使进气道底部的流动分离情况得到控制。根据本公开的又一个实施方式，吹气装置在轴向方向上设置在涡流发生器下游1δ处。根据本公开的又一个实施方式，吹气装置包括10个吹气管道，其直径为30毫米，相邻吹气管道的周向间隔为120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置，其特征在于，所述混合流动控制装置包括涡流发生器，所述涡流发生器设置在进气道的底部导流面及侧壁面上，所述涡流发生器将位于所述进气道的底部处的低压区气流向两侧排挤；以及吹气装置，所述吹气装置设置在所述进气道的底部导流面外侧，所述吹气装置的出口与所述进气道的内部空间相连通，所述吹气装置用于向所述进气道内射入高速气体。

【技术特征摘要】
1.一种用于边界层吸入式进气道的混合流动控制装置，其特征在于，所述混合流动控制装置包括涡流发生器，所述涡流发生器设置在进气道的底部导流面及侧壁面上，所述涡流发生器将位于所述进气道的底部处的低压区气流向两侧排挤；以及吹气装置，所述吹气装置设置在所述进气道的底部导流面外侧，所述吹气装置的出口与所述进气道的内部空间相连通，所述吹气装置用于向所述进气道内射入高速气体。2.根据权利要求1所述的混合流动控制装置，其特征在于，所述涡流发生器在轴向方向上设置在分离点上游1δ处，所述分离点为未施加流动控制时所述进气道的底部导流面上的流动分离点，δ为所述进气道吸入的附面层厚度。3.根据权利要求1所述的混合流动控制装置，其特征在于，所述涡流发生器包括至少一个扰流叶片，所述扰流叶片呈矩形，高度为0.2δ，长度为0.4δ，厚度为4毫米。4.根据权利要求3所述的混合流动控制装置，其特征在于，所述涡流发生器包括均匀设置在所述底部导流面上的10–12个所述扰流叶片和...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘天宇，李秋实，李志平，武文倩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11