[发明专利]一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用

说明书

本发明涉及一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法，属于吸气式发动机设计技术领域。本发明的方案中通过在合理的位置布置MVG，且MVG方向与流线追踪所得流线方向相同即可，实现结构简单，控制效果显著，无附加流量损失，可利用偏离主流方向的二次流生成与进气道内生流向涡方向相反的涡流，通过涡量的中和达到抑制、消除流向涡的目的；同时，该方案在仅有底板MVG作用时即可有效抑制流场内的流向涡，可进一步减小对喉道气流的影响。加入顶板MVG后，带底板MVG控制流场内的涡流几乎消失。

技术领域

本发明属于吸气式发动机设计技术领域，具体涉及一种基于MVG 的内转式进气道流动控制方法。

背景技术

超声速进气道是吸气式发动机的重要部件之一，其性能对于发动机整机性能有着重要影响。传统的超声速进气道类型有二元进气道、轴对称进气道、侧压式进气道等，随着技术的发展，内转式进气道逐渐成为吸气式发动机进气装置的研究热点。内转式进气道是一种基于流线追踪技术设计而成的进气道，其唇口反射激波与侧壁相交所形成的强周向压力梯度，会在边界层内诱导产生流向涡，流向涡在沿下游运动的过程中不断发展壮大，并与激波串相互作用，造成隔离段流场的非均匀性和不稳定性，成为影响进气道性能的主要因素。目前研究人员采用的流向涡控制方法主要有两种，一种是通过抽吸来排除低能涡流，减小流向涡尺寸；另一种是通过重构进气道内压缩型面来改变波系结构，进而减小周向压力梯度，以此来削弱流向涡的强度。

其中抽吸方法对于流向涡的控制效果有限，施加控制后，通道内仍存在较大的涡流区，且会带来一定的流量损失；型面控制方法需要在原有流线追踪型面的基础上进行调整，改变进气道气动特性，提高进气道的设计难度，同时难以消除流向涡。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种流动控制方案，以较小的代价实现对内转式进气道流向涡的有效控制通过加入MVG来抑制内转式进气道内生流向涡，提升进气道出口流场均匀性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法，该方法通过以下方式实现：在所述内转进气道唇口反射激波与进气道壁面的顶板、底板的交线周向均布一圈MVG，方向为无粘流场的流线方向，对应顶板、底板的位置分别均布半圈 MVG，分别为对应顶板位置的MVG、对应底板位置的MVG。

优选地，所有MVG均采用叶片式MVG。

优选地，采用的每个MVG的前缘高度为0。

优选地，采用的每个MVG的厚度均不同。

优选地，采用的每个MVG的长度均不同。

优选地，采用的每个MVG的尾缘高度均不同。

优选地，采用的每个MVG均位于边界层内，各MVG均根据当地边界层厚度对其长度及尾缘高度进行匹配。

优选地，采用的各个MVG尾缘高度的取值范围均为0.4～0.7倍边界层厚度。

本发明还提供了一种所述内转式进气道流动控制方法的装置，该装置包括所述一圈MVG。

本发明还提供了一种所述的装置在吸气式发动机设计技术领域中的应用。

(三)有益效果

本发明的方案中通过在合理的位置布置MVG，且MVG方向与流线追踪所得流线方向相同即可，实现结构简单，控制效果显著，无附加流量损失，可利用偏离主流方向的二次流生成与进气道内生流向涡方向相反的涡流，通过涡量的中和达到抑制、消除流向涡的目的；同时，该方案在仅有底板MVG作用时即可有效抑制流场内的流向涡，可进一步减小对喉道气流的影响。加入顶板MVG后，带底板MVG 控制流场内的涡流几乎消失。

附图说明