[发明专利]基于完全CCW理论环形通道防爆震回传结构的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于完全CCW理论环形通道防爆震回传结构的设计方法，首先入射激波轴向传播，遇到第一段折转面AB，在壁面发生反射，入射激波马赫数为1.6，第一段折转面的起始楔面角为25°，入射激波遇到第二段折转面BC，在壁面发生反射，入射激波马赫数为1.913，第二段折转面的起始楔面角为35°，当入射激波遇到第三段折转面CN，在壁面发生反射，入射激波马赫数M_w2为2.31，第三段折转面的起始楔面角为30°。本发明环形通道出口处的激波强度比初始入射激波增强68.1％，与直接折转90°突转型环形通道相比，激波聚焦时刻提前了8μs，凹面腔底部由激波聚焦所致的峰值压力与峰值温度提高了76.5％和32.1％。

主权项

1.基于完全CCW理论环形通道防爆震回传结构的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，1.1首先入射激波I_o轴向向右传播，当遇到第一段折转面AB后，入射激波I_o在壁面发生反射，入射激波I_o马赫数M_o为1.6，第一段折转面的起始楔面角θ₁取为25°，根据以下公式其中，M_w0为第一段折转面内马赫干的马赫数；利用遗传算法在有根区间[1，3]内以8.5e‑6的精度搜索得到唯一解M_w0＝1.913；1.2将M_w0＝1.913代入下式：得到χ₁＝9.4357°，其中χ₁为第一段折转面内三波点轨迹与楔面的夹角；也就是入射激波在通过第一段折转面的过程中，三波点将沿着虚线AA'，以与AB面成9.4357°角的轨迹运动至A'点；在此过程中，马赫干M_w0不断增长，到了A'点，已增长至环形通道A'B段的高度；1.3马赫干M_w0将作为下一段A'B'段的入射激波I₁继续向下游推进，且强度较I_o相比明显提高；优于平直段的高度MM'＝200mm，因此，AA'段的水平距离为：步骤2，2.1当入射激波I₁遇到第二段折转面BC，入射激波I₁在壁面发生反射，入射激波I₁马赫数M_w0为1.913，第二段折转面的起始楔面角θ₂取为35°，根据以下公式其中，M_w2为第二段折转面内马赫干的马赫数，利用遗传算法在有根区间[1，3]内以8.5e‑6的精度搜索得到唯一解M_w2＝2.31；2.2将M_w2＝2.31代入下式：得到χ₂＝10.382°，其中χ₂为第二段折转面内三波点轨迹与楔面的夹角；也就是入射激波I₁在通过第二段折转面的过程中，三波点将沿着虚线BB'，以与BC面成10.382°角的轨迹运动至B'点；在此过程中，马赫干M_w2不断增长，到了B'点，已增长至环形通道B'C段的高度；2.3马赫干M_w2将作为下一段B'C'段的入射激波I₂继续向下游推进，且强度较I₁相比明显提高；BB'段沿I₁入射方向上的长度为：为了让入射激波I₁稳定一段距离，A'B段沿I₁的入射方向上取30mm；同样的，为了让M_w2稳定传播一段距离，取B'C沿I₃传播方向上的长度为30mm；步骤3，3.1当入射激波I₂遇到第三段折转面CN，入射激波I₂在壁面发生反射，入射激波I₂马赫数M_w2为2.31，第三段折转面的起始楔面角θ₃取为30°，根据以下公式其中，M_w3为第三段折转面内马赫干的马赫数，利用遗传算法在有根区间[1,3]内以8.5e‑6的精度搜索得到唯一解M_w3＝2.81；3.2将M_w3＝2.81代入下式：得到χ₃＝11.7737°，其中χ₃为第三段折转面内三波点轨迹与楔面的夹角；也就是入射激波I₂在通过第三段折转面的过程中，三波点将沿着虚线CC'，以与CN面成11.7737°角的轨迹运动至N'点；在此过程中，马赫干M_w3不断增长，到了N'点；3.3CC'段沿I₃入射方向上的长度为：由此得出的环形喷口宽度为：