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超燃冲压发动机尾喷管设计及性能研究

作　者: 李建平
导　师: 乐嘉陵
学　校: 西北工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 超燃冲压发动机数值模拟尾喷管设计性能参数特征线优化设计
分类号: V235
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 1次
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内容摘要

超声速燃烧冲压发动机是一种新型的吸气式动力装置,因其良好的性能和巨大的潜在优势,在未来的航空、航天领域中具有广阔的应用前景。超燃冲压发动机由进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管组成。尾喷管是超燃冲压发动机产生推力的主要部件,其性能既取决于其几何构形,又取决于沿飞行轨道的M数、动压、飞行攻角、进气道和燃烧室性能等。因此,尾喷管构型的设计及其几何参数对尾喷管性能的影响规律已成为超燃冲压发动机领域的重要研究方向。本文应用简易特征线方法对超燃冲压发动机尾喷管进行了优化设计。应用商业软件FLUENT对尾喷管内部流场进行了数值模拟,研究并总结了尾喷管的几何参数(初始膨胀角、尾喷管总长度、外部喷管高度、外罩长度、外罩内壁扩张角)对尾喷管性能的影响规律。应用简易特征线方法和粒子群优化算法对尾喷管的优化设计进行了研究。研究结果表明,采用简易特征线法设计超燃冲压发动机尾喷管上壁型线简便可行。本文通过计算分析了几何参数对尾喷管性能的影响规律及对尾喷管的优化设计,为超燃冲压发动机尾喷管几何参数的选择提供了参考范围。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 国内外超燃冲压发动机研究现状  8-12
  1.3 国内外对尾喷管的研究现状  12-15
  1.4 本论文的主要工作  15-16
第二章超然冲压发动机尾喷管设计  16-30
  2.1 超燃冲压发动机尾喷管设计要求  16
  2.2 简易特征线设计方法  16-18
  2.3 尾喷管设计  18-20
  2.4 设计方案  20-23
  2.5 尾喷管性能计算  23-25
  2.6 设计方案的性能评估与优选  25-28
  2.7 本章小结  28-30
第三章尾喷管流场数值模拟及其算例验证  30-44
  3.1 应用商用 CFD软件进行数值研究的合理性  30
  3.2 FLUENT软件简介  30-32
  3.3 几何建模与网格生成  32
  3.4 基本方程与湍流模型  32-38
  3.5 边界条件  38-40
  3.6 物理特性  40
  3.7 尾喷管算例验证  40-41
  3.8 本章小结  41-44
第四章几何参数对尾喷管性能的影响  44-62
  4.1 膨胀角对尾喷管性能的影响  45-47
  4.2 总长度对尾喷管性能的影响  47-49
  4.3 后体高度对尾喷管性能的影响  49-52
  4.4 外罩长度对尾喷管性能的影响  52-55
  4.5 外罩内壁角度对尾喷管性能的影响  55-57
  4.6 非设计状态下的性能计算分析  57-61
  4.7 本章小结  61-62
第五章尾喷管优化设计的探讨  62-67
  5.1 粒子群优化算法简介  62
  5.2 尾喷管优化设计  62-64
  5.3 设计方案  64-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 本文的研究结论  67-68
  6.2 进一步工作展望  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表论文情况说明  72-73
致谢  73-74
西北工业大学学位论文知识产权声明书  74
西北工业大学学位论文原创性声明  74

超燃冲压发动机尾喷管设计及性能研究

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