【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及喷气推进装置的空气进气道，尤其是涉及一种旋转爆震发动机进气道设计方法。
技术介绍
1、进气道是发动机的一个重要部件，其作用有两个：一是将高速自由来流进行减速增压，以满足爆震燃烧室对气流压力和速度的要求；二是通过进气道扩张段的流动组织，防止燃烧室产生的高压非稳定气体前传，影响发动机的正常工作。
2、现有的进气道设计方法中，存在进气道前体激波设计不合理和唇口激波难以消除的问题，易引起激波/激波边界层干扰，导致进气道总压损失增加。同时，现有进气道设计方法中，旋转爆震引起的反压难以确定，扩张段长度难以准确计算，扩张段流动组织不合理，冷流状态下易出现强压缩，导致进气道扩张段总压损失大，影响发动机推力性能。然而，现有技术中缺少对进气道设计的合理化指导，无法解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种旋转爆震发动机进气道设计方法，以实现对旋转爆震发动机进气道的合理化设计，提高进气道的工作性能。
2、第一方面，本专利技术提供的旋转爆震发动机进气道设计方法，所述旋转爆震发动机进气道位于内环壁面及套设于所述内环壁面外的外环壁面之间；
3、所述外环壁面沿进气方向具有依次分布的k点、c点、h点和e点，连接k点、c点和h点的线段平行于进气道轴线，连接h点和e点的线段平行于进气道轴线；
4、所述内环壁面沿进气方向具有依次分布的a点、g点、b点和f点；
5、其中，c点位于进气道外环前边缘，h点位于进气道喉道截面的外环
6、所述旋转爆震发动机进气道设计方法包括以下步骤：
7、建立进气道前体激波ac曲线方程，并根据给定坐标点求解所述进气道前体激波ac曲线方程中的常数值；
8、根据斜激波关系式计算激波后的气流参数；
9、由特征线法求解前体压缩壁面曲线ab；
10、求解唇口激波cb`，并调整c点位置，直至b`点与b点重合；
11、根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数；
12、根据公式，计算扩张段长度，其中，，，为喉道处的平均静压，为边界层动量损失厚度，为基于动量损失厚度的雷诺数，d为扩张段均水力直径，为进气道喉道平均马赫数，为燃烧室平均压力；
13、设定型线he段的参数；
14、确定进气道内压缩无粘内壁面型线bf，并对型线bf和型线he进行粘性修正。
15、结合第一方面，本专利技术提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述建立进气道前体激波ac曲线方程，并根据给定坐标点求解所述进气道前体激波ac曲线方程中的常数值的步骤包括：
16、根据进气道捕获面积和收缩比计算喉道径向尺寸；
17、建立进气道前体激波ac曲线方程，并根据进气道前体起始点坐标以及给定的进气道前体激波曲线终点坐标确定常数和的取值，其中，x为横向坐标，y为纵向坐标，横向坐标轴平行于进气道轴线，并以a点作为坐标原点、以来流方向作为横向坐标的正方向，自a点指向k点的方向作为纵向坐标的正方向。
18、结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据斜激波关系式计算激波后的气流参数的步骤包括：
19、根据斜激波关系式，，计算得到激波后的马赫数m和激波后温度t，其中，为自由来流静温，为来流马赫数，为激波角，为气流的比热比；
20、求解激波后的声速va，进而得到进气道轴向速度u和进气道径向速度v，其中，，，，r为空气的气体常数，；
21、根据公式，计算总温。
22、结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述由特征线法求解前体压缩壁面曲线ab的步骤包括：
23、求解特征线方程和相容性方程，以得到激波的影响域acg，进而获得壁面曲线ag以及gc线上的参数分布，其中，影响域acg为曲线ac、曲线ag以及gc线共同围设的区域，为流动方向角，为马赫角，符号±在取+时则方程中符号±皆为+，符号±在取-时则方程中符号±皆为-；
24、采用直线连接g点和b点，以得到壁面型线gb。
25、结合第一方面，本专利技术提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤包括：
26、根据公式，计算爆震波的传播马赫数，其中，，，为燃烧室新鲜混合气的比热比，q燃烧室化学反应放热量，为燃烧室燃料的燃烧效率，为燃料热值，为燃烧室新鲜混合气的静温，为燃气定压比热。
27、结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤还包括：
28、根据公式，计算旋转爆震波的传播速度，其中，为燃烧室新鲜混合气的气体常数。
29、结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤还包括：
30、根据公式和公式，以给定燃气比热比初值的方式迭代计算燃气温度和燃气比热比，其中，为燃气质量平均的定压比热，为燃气质量平均的定容比热，，为组分i的定压比热，，为燃气中组分i的气体常数，为燃气中i组分的占比，、、、、为系数，，为燃气质量平均的气体常数；
31、根据公式计算燃烧室平均压力，其中，为进入燃烧室新鲜混合气的流量，为燃烧室的面积。
32、结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述设定型线he段的参数的步骤包括：
33、根据公式设定型线he段各处的马赫数，其中，为扩张段段出口平均马赫数，为进气道喉道平均马赫数；
34、根据公式，计算型线he段各处的温度。
35、结合第一方面的第七种可能的实施方式，本专利技术提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述确定进气道内压缩无粘内壁面型线bf，并对型线bf和型线he进行粘性修正的步骤包括：
36、将斜激波cb和可控型线ce作为边界条件，采用欧拉预估、校正方法求解特征线方程和相容性方程，以得到无粘壁面型线bf坐标、进气道轴向速度u、进气道径向速度v及声速的分布情况，符号±在取+时则方程中符号±皆为+，符号±在取-时则方程中符号±皆为-，x为横向坐标，y为纵向坐标，为流动方向角，为马赫角；
37、根据公式，计算型线bf上的马赫数；
38、根据公式，计算型线bf上的各处温度。
39、结合第一方面的第八种可能的实施方式，本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋转爆震发动机进气道设计方法，所述旋转爆震发动机进气道位于内环壁面及套设于所述内环壁面外的外环壁面之间；
2.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述建立进气道前体激波ac曲线方程，并根据给定坐标点求解所述进气道前体激波ac曲线方程中的常数值的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据斜激波关系式计算激波后的气流参数的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述由特征线法求解前体压缩壁面曲线ab的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤还包括：
7.根据权利要求6所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤还包
8.根据权利要求4所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述设定型线he段的参数的步骤包括：
9.根据权利要求8所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述确定进气道内压缩无粘内壁面型线bf，并对型线bf和型线he进行粘性修正的步骤包括：
10.根据权利要求9所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述确定进气道内压缩无粘内壁面型线bf，并对型线bf和型线he进行粘性修正的步骤还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种旋转爆震发动机进气道设计方法，所述旋转爆震发动机进气道位于内环壁面及套设于所述内环壁面外的外环壁面之间；
2.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述建立进气道前体激波ac曲线方程，并根据给定坐标点求解所述进气道前体激波ac曲线方程中的常数值的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据斜激波关系式计算激波后的气流参数的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述由特征线法求解前体压缩壁面曲线ab的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机进气道设计方法，其特征在于，所述根据爆震理论模型，计算爆震波传播参数和燃烧室参数的步骤包括：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭善广，冯鹏飞，金迪，吴云，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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