The invention discloses a single pair of supersonic flow direction vorticity generating device, which comprises a Laval nozzle, a transition section, a vorticity generating section and a test window connected sequentially. A uniform supersonic flow is formed through Laval nozzle and transition section, and the lateral boundary layer is induced by radial pressure gradient to form a transverse flow. A large-scale flow vortices are generated on one side of the pipeline. The uniform and background-free supersonic core flow and fully developed single-pair supersonic flow vortices can be generated in the test window by wave elimination design. The device is simple in structure, easy to integrate with the existing test bench and display the flow field, effectively avoiding the pollution of background wave system to the flow field. In addition, the experimental device runner area increases gradually, and there is no additional eddy current generator. It is easier to meet the requirement of model blockage for the direct connection test bench. It provides a feasible experimental device for the study of the interference mechanism of shock train and supersonic flow direction vortices in scramjet.
【技术实现步骤摘要】
一种单对超声速流向旋涡发生装置
本专利技术涉及超燃冲压发动机气动实验领域,尤其是一种超声速旋涡发生装置。
技术介绍
超声速流向旋涡是一种广泛存在于超燃冲压发动机内的流动现象,如二元进气道/隔离段、内转式进气道/隔离段和侧压式进气道/隔离段。上述流向旋涡的尺度普遍很大,基本能达到整个管道横截面的40%~50%左右,是进气道/隔离段内的主要流动特征。超声速流向旋涡的存在将为发动机性能带来诸多不利影响:首先,其将增强气流的掺混,增大总压损失,从而影响发动机的有效推力;其次,流向旋涡会显著增加隔离段内气流的畸变程度,在局部形成低总压流体的堆积,而这部分低能流体对反压最为敏感,抵抗逆压梯度的能力最为薄弱,因此会使隔离段的耐反压能力显著下降,降低发动机的稳定工作范围;此外,旋涡内大范围的低速区为激波串内扰动的传播提供了天然的“绿色通道”,有可能会加剧激波串的自激振荡;最后,由于流向旋涡具有一定的非定常特性,甚至会形成横向摆动,有可能在几何对称的管道内形成非对称的流向旋涡/激波串干扰结构,使得隔离段需要承受额外的交变横向载荷。因此,开展超声速流向涡/激波串相干研究对于指导实际的超燃冲压发动机设计、性能分析、流动控制等至关重要。对于激波串,其试验模拟方法相对简单,只需要在流道出口设计一堵锥/块,对流道形成壅塞即可;然而,对于超声速流向旋涡的试验模拟方法,目前没有合适的设备,尽管目前有一些超声速流向旋涡生成方法,但普遍存在一定的问题,如涡流发生器(何天喜等,涡流发生器对Bump进气道性能影响数值研究,航空动力学报,第33卷,10期,2018;张悦等,基于记忆合金的可变形涡流 ...
【技术保护点】
1.一种单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于,包括依次连接的拉瓦尔喷管(1)、过渡段(2)、旋涡发生段(3)、试验窗口(4);所述旋涡发生段(3)为一段弯曲的管道,旋涡发生段(3)的横截面为矩形,且其横截面积沿流向逐渐增加。
【技术特征摘要】
1.一种单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于,包括依次连接的拉瓦尔喷管(1)、过渡段(2)、旋涡发生段(3)、试验窗口(4);所述旋涡发生段(3)为一段弯曲的管道,旋涡发生段(3)的横截面为矩形,且其横截面积沿流向逐渐增加。2.根据权利要求1所述的单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于:所述旋涡发生段(3)上壁面型线(8)为一半径为R的圆弧,旋涡发生段(3)下壁面(7)为一弯曲型线;上壁面起始点(a)的当地切向和下壁面起始点(c)的切向一致;上壁面终止点(b)的切向和下壁面终止点(d)的切向一致。3.根据权利要求2所述的单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于:所述下壁面(7)弯曲的曲率中心始终位于上壁面一侧。4.根据权利要求1所述的单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于:旋涡发生段(3)内部存在自管道上壁面(8)形成的连续右行膨胀波(5),右行膨胀波(5)第一个波节起始于旋涡发生段上壁面起始点(a),最后一个波节起始于上壁面终止点(b)。5.根据权利要求4所述的单对超声速流向旋涡发生装置,其特征在于:当右行膨胀波(5)入射在下壁面(...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄河峡,张可心,林正康,郭赟杰,谭慧俊,鲁世杰,马志明,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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