[发明专利]一种跨声速喷管设计方法

摘要

一种跨声速喷管设计方法，涉及风洞试验领域；包括如下步骤：步骤(一)、初设跨声速喷管外形；步骤(二)、构建喷管膨胀段初始外壁曲线；步骤(三)、对初始的膨胀段的外壁曲线中的圆锥曲线段进行优化；步骤(四)、对初始的膨胀段的外壁曲线中的三次曲线段进行优化；步骤(五)、得到优化后的膨胀段外壁曲线；步骤(六)、得到收缩段的外壁曲线和最终跨声速喷管外壁曲线；本发明减少了喷管膨胀段的长度，缩减空间，较少加工成本；且气流流过喷管到达喷管出口时，流场品质满足国军标先进指标。

主权项

1.一种跨声速喷管设计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、初设跨声速喷管外形包括收缩段(1)和膨胀段(2)；收缩段(1)和膨胀段(2)沿轴向首尾连接；连接处为喉道；喉道对应喷管外壁的位置为T点；且收缩段(1)轴向远离膨胀段(2)的一端为喷管入口端；膨胀段(2)轴向远离收缩段(1)的一端为喷管出口端；所述膨胀段(2)的外壁包括三次曲线段(2‑1)、圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)；三次曲线段(2‑1)、圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)依次连接，形成膨胀段(2)的外壁曲线；步骤(二)、根据预先设定的喷管出口端直径和喷管喉道的位置，利用Bézier曲线r(u)和伯恩斯坦基函数Jn,i构建喷管膨胀段(2)初始外壁曲线；步骤(三)、对初始的膨胀段(2)的外壁曲线中的圆锥曲线段(2‑2)进行优化；建立跨声速喷管坐标系oxy；求得步骤(二)中Bézier曲线r(u)一阶导数最大点，即为圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)的连接点D点；得到圆锥曲线段(2‑2)和Bézier曲线段(2‑3)的连接点D点的坐标(xD，yD)；以D点的坐标(xD，yD)为基点，根据Bézier曲线段(2‑3)在D点的一阶导数即为圆锥曲线段(2‑2)的斜率，根据斜率；生成优化后的圆锥曲线段(2‑2)；步骤(四)、对初始的膨胀段(2)的外壁曲线中的三次曲线段(2‑1)进行优化；步骤(五)、依次连接步骤(四)得到的优化后的三次曲线段(2‑1)、步骤(三)得到的优化后的圆锥曲线段(2‑2)和步骤(二)得到的Bézier曲线段(2‑3)；得到优化后的膨胀段(2)外壁曲线；步骤(六)、根据步骤(四)得到的优化后的三次曲线段(2‑1)，获得T点下游的斜率；令T点下游的斜率与T点上游斜率相同；根据预设的喷管入口直径；得到收缩段(1)的外壁曲线；连接收缩段(1)和优化后的膨胀段(2)外壁曲线，得到最终跨声速喷管外壁曲线。