[发明专利]反射激波波后双流场参数可控的基本流场及设计方法

说明书

本发明提供一种反射激波波后双流场参数可控的基本流场及设计方法，包括如下步骤：1)设计入射激波2及其波后依赖域流场；2)设计等熵压缩段流场和反射激波7；3)设计反射激波7波后依赖域流场；4)设计整流区域流场；5)步骤1)～步骤4)中得到的入射激波波后依赖域流场、等熵压缩段流场和反射激波波后依赖域流场和整流区域流场在空间上依次连接构成了整个内转式进气道的基本流场。本发明能够在给定的入射激波形状下根据给定的反射激波波后任意两种流场参数设计基本流场构型，实现了根据下游流场参数设计基本流场的设计思想，有效提升基本流场和进气道的设计效率。

技术领域

本发明涉及吸气式冲压发动机进气道设计，适用于马赫数大于3的内转式进气道基本流场设计。

背景技术

吸气式高超声速进气系统设计中，内转式进气道的应用越来越广泛。此类进气道由于提升了三维等熵压缩的比重，使得该进气道具有更高的总压恢复系数、更小的外阻，而且进气道长度和重量明显降低。目前内转式进气道大都采用吻切流方法设计：给定捕获截面形状，自捕获截面边界在轴对称的基本流场中发出流面截取进气道初始型面，再对该型面进行粘性修正和横截面过渡得到最终的进气道型面。

基本流场出口截面即为内转式进气道的喉道位置，因此基本流场出口截面气动性能直接决定了进气道喉道截面的气动性能，进而决定着进气道的气动性能。因此，如何设计基本流场，使其出口截面具有较高的气动性能是内转式基本流场设计的一个关键。目前内转式进气道基本流场主要有Busemann流场、截短Busemann流场、拼接形成的ICFC流场、沿程压缩规律可控的基本流场、出口截面流场参数可控的基本流场。这些基本流场中，除前四种流场均需要调节设计参数使基本流场出口截面流场参数满足设计要求。出口截面流场参数可控的基本流场设计方法则可直接根据出口截面流场参数设计基本流场，从而有效提升设计效率。然而目前较为实用的根据出口截面流场参数设计基本流场的方法较少，南航张堃元老师团队方兴军和刘燚提出的设计方法在二元进气道流场设计得到了成功应用。厦门大学韩伟强发展了根据反射激波波后流场参数设计波前流场的基本流场设计方法，但是该方法无法匹配入射激波波后依赖域出口边界流场参数与反射激波波前流场参数之间的联系，仅能验证已经存在的基本流场。西南科技大学乔文友提出了喉道截面速度方向可控的基本流场设计方法虽然在一定程度上可以控制喉道处速度方向，但无法有效控制反射激波波后的流场参数分布，而且仅能控制单一的流场参数分布，设计效果还有提示空间。

根据反射激波波后流场参数分布和喉道流场参数设计基本流场可有效提升内转式进气道的设计效率，然而这种设计思路是目前内转式进气道基本流场设计方法中还未有效解决的问题。根据反射激波波后任意两种流场参数设计基本流场则可进一步提升设计效率，但目前并未有人涉及这方面的研究。因此，有必要对此开展反射激波波后任意两种流场参数可控的基本流场设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反射激波波后双流场参数可控的基本流场设计方法，以便于更加灵活控制基本流场反射激波的波后流场参数分布，提升内转式进气道基本流场的设计效率。

本发明的技术方案如下：

一种反射激波波后双流场参数可控的基本流场设计方法，包括如下步骤：

1)设计入射激波2及其波后依赖域流场；

2)设计等熵压缩段流场和反射激波7；

3)设计反射激波7波后依赖域流场；

4)设计整流区域流场；

5)步骤1)～步骤4)中得到的入射激波波后依赖域流场、等熵压缩段流场和反射激波波后依赖域流场和整流区域流场在空间上依次连接构成了整个内转式进气道的基本流场。

作为优选方式，1)设计入射激波2及其波后依赖域流场主要包括以下步骤：

1)设计入射激波2及其波后依赖域流场主要包括以下步骤：