亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高超聲速風洞兩級引射器氣動性能試驗研究

        2018-11-15 09:25:18郭孝國江澤鵬王鐵進
        實驗流體力學 2018年4期
        關鍵詞:引射器風洞超聲速

        郭孝國, 江澤鵬, 陳 星, 王鐵進

        (中國航天空氣動力技術研究院, 北京 100074)

        0 引 言

        常規(guī)高超聲速風洞是高超聲速飛行器研制的主要地面試驗設備。目前,國內(nèi)參與型號任務的主要常規(guī)高超聲速風洞有中國空氣動力研究與發(fā)展中心(CARDC)高速空氣動力研究所的FL-31Φ0.5m高超聲速風洞、中國航天空氣動力技術研究院(CAAA)的FD-07Φ0.5m高超聲速風洞,南京航空航天大學NHWΦ0.5m高超聲速風洞、CARDC超高速空氣動力研究所的FD-20AΦ1m高超聲速風洞以及CAAA在建的FD-16Φ1.2m高超聲速風洞。隨著高超聲速飛行器型號研制越來越密集,國內(nèi)主力大口徑高超聲速風洞基本處于滿負荷運轉狀態(tài),提升高超聲速風洞設備的能力和運行效率,對高質量按時完成型號研制任務具有重要意義。

        達到并保持風洞啟動和運行壓比是常規(guī)高超聲速風洞運行的關鍵,其由風洞主氣流和引射氣流在擴壓器中產(chǎn)生的低壓共同維持。常規(guī)高超聲速風洞一般都采用超聲速引射[1-3],運行時混合室內(nèi)部流場復雜,往往難以進行準確的理論計算以確定適當?shù)倪\行參數(shù)。引射器運行參數(shù)過低,可能造成風洞堵塞或者壓比不夠,導致啟動失敗無法進行試驗,而過高的運行參數(shù)又會造成資源浪費,增加風洞運行成本。

        國防科技大學對超聲速引射器進行了大量的研究工作,得出了許多重要的結論。徐萬武等[4]通過試驗研究了超聲速環(huán)形引射器的啟動特性,發(fā)現(xiàn)環(huán)形引射器的啟動壓強高于運行壓強,引射馬赫數(shù)越高,啟動壓強越高;鄒建軍等[5]研究了管道馬赫數(shù)、混合室收縮比等對環(huán)形引射器啟動性能的影響。中國空氣動力研究與發(fā)展中心的劉宗政[6]對等壓混合引射器參數(shù)匹配進行了研究,王宗浩等[7]對兩級超聲速引射器的流動機理進行了深入研究,劉化勇[8]則對超聲速引射器的數(shù)值模擬方法進行了研究。上述研究都是通過搭建試驗平臺或數(shù)值模擬的方式進行。目前國內(nèi)高超聲速風洞引射器實際運行狀況沒有公開的詳細數(shù)據(jù)文獻可供參考。

        本文以CAAA的 FD-07Φ0.5m高超聲速風洞為研究對象,針對Ma5~6試驗時風洞引射器氣動性能進行測試和分析。

        1 FD-07風洞

        FD-07風洞系暫沖、吹引式高超聲速風洞,采用兩級環(huán)形引射器方式,帶封閉室自由射流試驗段,噴管出口直徑Φ0.5m,有效工作時間90~120s,試驗馬赫數(shù)5~8。本文采集系統(tǒng)如圖1所示,該系統(tǒng)基于虛擬儀器和PXI總線采集控制技術建立。其中壓力傳感器準確度等級0.5級,工作溫度-10~60℃,各傳感器復檢回程誤差、線性誤差、重復性誤差、基本誤差均滿足本文試驗要求。本文重點關注風洞運行總溫、總壓、駐室壓力、一級引射器入口壓力、二級引射器入口壓力、中壓氣源壓力、一級引射器運行壓力、二級引射器運行壓力等參數(shù)。風洞引射系統(tǒng)各參數(shù)如表1所示,其中:Ma為引射馬赫數(shù),R為引射面積比,D1為引射器管道直徑,D2、L2為引射器混合室直徑和長度,D3、L3為擴壓段入口直徑和長度,D4、L4為擴壓段等直段直徑和長度,D5、L5為擴壓段出口直徑和長度,參數(shù)示意圖如圖2所示。

        圖1 FD-07風洞數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

        MaR/mmD1/mmD2,L2/mmD3,L3/mmD4,L4/mmD5,L5/mmFirst-stageSecond-stage3.53.00.330.30Φ219Φ325Φ700/4185Φ804/395Φ800/812Φ550/2187Φ700/955

        圖2 參數(shù)示意圖

        2 試驗總體方案

        試驗在保持引射器環(huán)形噴管喉道不變的前提下(引射Ma不變),通過引射器單級調試、引射器聯(lián)調、主-次流聯(lián)合調試等3種試驗方案進行。具體試驗步驟如下:

        步驟1:單開二級引射器,閥后壓力調節(jié)值為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1和1.2MPa,每個壓力狀態(tài)穩(wěn)定運行5~10s,記錄二級引射器抽真空數(shù)據(jù),選出抽吸能力最強時的運行壓力,記為ps2;

        步驟2:二級引射器閥后壓力設定為步驟1中壓力ps2,調節(jié)一級引射器閥后壓力為0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0MPa,每個壓力狀態(tài)穩(wěn)定運行5~10s,記錄引射器抽真空數(shù)據(jù),選出抽吸能力最強時的一級引射器運行壓力,記為ps1;

        步驟3:設定一級引射器運行壓力為ps1,二級引射器運行壓力為ps2,進行Ma5~6試驗,獲取各個參數(shù)數(shù)據(jù),判斷該運行壓力能否滿足試驗要求:若能,則該運行壓力為FD-07風洞Ma5~6試驗時最佳引射器運行壓力;若不能,則調整兩級引射器運行壓力值,進一步試驗研究。

        3 試驗結果與分析

        圖3~6中,p0為駐室壓力,p1為風洞排氣管道上一級引射器入口壓力,p2為風洞排氣管道上二級引射器入口壓力。

        步驟1:二級引射器單獨調試。閥后壓力為0.5~1.2MPa,待測數(shù)據(jù)p0、p1、p2,試驗結果如圖3所示。

        圖3 二級引射器單調試驗數(shù)據(jù)

        圖3中,方框標注圖例為時間80~110s之間駐室壓力的放大圖。圖中3條曲線下方標注的壓力數(shù)值為試驗過程中二級引射器運行壓力,可以看出:當二級引射器運行壓力為1.0MPa時,駐室壓力不再明顯下降,由此判定引射器啟動,此時抽吸能力達到最大值;當二級引射器運行壓力小于1.0MPa時,引射氣流在后續(xù)的管道中沒有達到超聲速滿流,隨著壓力的增加,抽吸能力接近線性變化,引射器沒有啟動;當運行壓力大于1.0MPa并繼續(xù)增加時,引射器已啟動,但駐室壓力不降反而有輕微增加,說明引射器抽吸能力并沒有增加。因此,二級引射器引射能力最高時的運行壓力為ps2=1.0MPa。

        步驟2:兩級引射器聯(lián)調。設定二級引射器運行壓力為ps2=1.0MPa,一級引射器閥后壓力調節(jié)為0.4~1.0MPa,待測數(shù)據(jù)p0、p1、p2,試驗結果如圖4所示。

        圖4(a)中,虛線間隔代表試驗中一級引射器調壓變化情況,上方數(shù)值代表一級引射器運行壓力。由圖中數(shù)據(jù)可以看出:二級引射器運行壓力為1.0MPa固定不變,當一級引射器運行壓力為0.7~0.8MPa時,二級引射器入口氣流壓力激烈波動,這是由測壓探頭前部產(chǎn)生的超聲速滿流逐步減速增壓所致,表明一級引射器啟動;當一級引射器運行壓力為0.8MPa時,駐室壓力最小,引射器抽吸能力達到最大值;而當一級引射器運行壓力大于0.8MPa且繼續(xù)增大時,駐室壓力不降反增,說明引射器抽吸能力并沒有增強,反而有所降低,因此,一級引射器啟動壓力為0.7~0.8MPa。當二級引射器運行壓力維持在ps2=1.0MPa、一級引射器運行壓力調節(jié)到ps1=0.8MPa時,引射器的抽真空能力最強。由于ps1和ps2均為兩級引射器臨界啟動壓力,因此ps1=0.8MPa和ps2=1.0MPa符合引射壓力低、耗氣量小的情況。

        步驟3:設定一級引射器運行壓力ps1=0.8MPa,二級引射器運行壓力ps2=1.0MPa,進行Ma5~6風洞試驗,待測數(shù)據(jù)p0、p1、p2。試驗結果如圖5和6所示。其中Ma5試驗前室總壓為1.0MPa,總溫為90℃,Ma6試驗前室總壓為2.0MPa,總溫為191℃。

        (a) 試驗數(shù)據(jù)全局圖

        (b) 60~100s局部放大圖

        圖5 Ma5(ps1=0.8MPa,ps2=1.0MPa)試驗數(shù)據(jù)

        在圖5和6中:(1) 二級引射器入口總壓p2高于一級引射器入口總壓p1,原因在于一級引射器的增壓作用;一級引射器入口總壓p1在有主氣流存在時,測量數(shù)據(jù)變化平穩(wěn),說明主氣流在超聲速擴壓段中減速增壓,逐步變?yōu)閬喡曀贇饬鳎c理論情況相符[9-10]。(2) 由于風洞主氣流啟動沖波的影響,圖5和6中一級引射器壓力p1在風洞主氣流通入瞬間突然增加,隨著試驗流場的建立該值迅速下降,而駐室壓力p0和二級引射器入口壓力p2受主氣流沖波的影響較小。(3) 由于引射器啟動沖波的影響,二級引射器入口壓力p2在引射器啟動時瞬間增加,隨著引射流動波系的建立而下降并趨于平穩(wěn),一級引射器入口壓力p1及駐室壓力p0受引射器啟動沖波的影響不大。(4) 由試驗數(shù)據(jù)可得,引射器啟動后駐室壓力p0最小值約為4.5kPa,隨著風洞主氣流通入,試驗段建立流場,駐室壓力存在最小值,Ma5時為0.94kPa,Ma6時為1.38kPa,完全滿足風洞啟動壓比,噴管出口為略微膨脹的射流邊界,風洞流場面積大。在既定風洞主流工況下,引射器結構和引射Ma不變,引射器運行總壓越低,引射流量越小,則相應的引射效率越高,引射成本越低。由此可得,對于FD-07風洞Ma5~6試驗,采用ps1=0.8MPa、ps2=1.0MPa方案運行效率較高,成本較低。

        圖6 Ma6(ps1=0.8MPa,ps2=1.0MPa)試驗數(shù)據(jù)

        需要指出的是,引射器啟動壓強一般高于運行壓強[4],在風洞試驗過程中,理論上可以通過調節(jié)控制系統(tǒng)參數(shù)來適當降低引射器運行壓力,這樣可以獲得更高的引射效率,但是考慮到實際吹風試驗操作難度、適應不同模型的堵塞程度和風洞運行安全,本文對此不作考慮,認為風洞試驗時引射器啟動壓力即運行壓力。

        4 結 論

        本文主要研究了FD-07風洞Ma5~6試驗時引射器氣動性能,解決了FD-07風洞引射器多年來運行狀態(tài)不明的問題,優(yōu)化了引射器運行壓力方案,減少了能源浪費。研究結果表明:(1) 在現(xiàn)有既定引射Ma數(shù)和固定噴管喉道下,F(xiàn)D-07風洞一級引射器的啟動壓力在0.7~0.8MPa之間,二級引射器的啟動壓力為1.0MPa;(2) FD-07風洞引射器Ma5~6試驗時,一級引射器運行壓力確定為0.8MPa,二級引射器運行壓力確定為1.0MPa時,引射器的引射效率較高; (3) 風洞運行時,駐室低壓環(huán)境主要由主氣流決定,只要引射器運行參數(shù)能夠滿足風洞啟動壓比,引射器性能變化對駐室壓力(即試驗模擬高度)影響不大;(4) 風洞主氣流啟動沖波對一級引射器入口壓力的影響較大,對駐室及二級引射器入口壓力的影響不明顯;引射器啟動沖波對二級引射器入口壓力影響較大,對駐室及一級引射器入口壓力的影響不明顯。

        后續(xù)對FD-07風洞引射器氣動性能的試驗研究將繼續(xù)從以下幾個方面展開,希望從實際工程應用的角度出發(fā),對常規(guī)高超聲速風洞引射器氣動性能有更加全面的認識:

        (1) FD-07風洞引射器為可調環(huán)形噴管結構,喉道大小變化將改變引射氣流馬赫數(shù),從而改變引射能力。本文研究結果是基于既定噴管喉道大小條件下得出的,事實上,如果改變引射器噴管喉道大小,研究由此所引起的引射器氣動性能變化,引射器啟動壓力還能進一步降低,進行Ma5~6試驗時,引射器運行的耗氣量有望能進一步減少,降低風洞運行成本。

        (2) FD-07風洞試驗馬赫數(shù)為5~8,本文只針對Ma5~6進行了研究。由于風洞各馬赫數(shù)共用一個擴壓段,擴壓段結構可以滿足Ma5~6試驗時的亞-超引射條件,但在Ma7~8試驗時,主氣流并不一定能通過擴壓段全部減速為亞聲速,還會有部分流動以超聲速狀態(tài)進入引射器,流動情況更為復雜[11-14]。因此,上述引射器運行壓力在Ma5~6試驗工況下引射效率較高,但并不一定能達到Ma7~8試驗時的風洞運行壓比,即使?jié)M足運行壓比,也很難確定引射器參數(shù)是否處在效率較高的狀態(tài)下,因此對試驗馬赫數(shù)7~8時的風洞引射器氣動性能還需要作進一步研究。

        猜你喜歡
        引射器風洞超聲速
        多堆共軌燃料電池脈沖閥引射器仿真分析
        Φ1.2 m 高超聲速風洞引射系統(tǒng)設計與性能試驗
        高超聲速出版工程
        高超聲速飛行器
        斑頭雁進風洞
        變循環(huán)發(fā)動機后涵道引射器調節(jié)工況的數(shù)值研究
        黃風洞貂鼠精
        基于NI cRIO平臺的脈沖燃燒風洞控制系統(tǒng)設計
        測控技術(2018年10期)2018-11-25 09:35:58
        PEMFC系統(tǒng)引射器設計及仿真研究
        超聲速旅行
        天天躁日日躁狠狠很躁| 日本一区二区高清视频| 国产三区三区三区看三区| 无套熟女av呻吟在线观看| 国产真实老熟女无套内射| 免费99视频| 热门精品一区二区三区| 一区二区精品国产亚洲| 色噜噜av亚洲色一区二区| 久热这里只有精品99国产| 能看的网站中文字幕不卡av| 亚洲中文字幕九色日本| 亚洲一区自拍高清亚洲精品| 日韩一欧美内射在线观看| 国产精品亚洲av网站| 精品国产自在现线看久久| 精品无码无人网站免费视频| 日韩无码无播放器视频| 国产免费一区二区av| 日本免费一区二区在线视频播放| 久久久亚洲欧洲日产国码αv| 国产成人午夜福利在线观看者| 国产亚洲一区二区三区三州| 免费人成视频网站在线不卡| 欧美黑人xxxx又粗又长| 无码之国产精品网址蜜芽| 手机在线中文字幕av| 欲求不満の人妻松下纱荣子 | 亚洲色大成网站www久久九| 亚洲五月激情综合图片区| 国产黄色一区二区三区,| 一本丁香综合久久久久不卡网站| 午夜无码片在线观看影院| 青青青草国产熟女大香蕉| 久久国产精品亚洲va麻豆| 久久亚洲精品11p| 精品少妇人妻成人一区二区| 国产精品一二三区亚洲| 精品久久久久久无码中文字幕| 成人区视频| 中文字幕日韩精品中文字幕|