高速飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)
定 價(jià):138 元
叢書名:國(guó)家出版基金項(xiàng)目“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目
- 作者:徐驚雷[等]編著
- 出版時(shí)間:2019/6/1
- ISBN:9787118117868
- 出 版 社:國(guó)防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:V47
- 頁(yè)碼:308頁(yè)
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書首先介紹了相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)問題,然后以排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、性能研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為側(cè)重點(diǎn),循序漸進(jìn)地介紹了常規(guī)的噴管型面設(shè)計(jì)方法、非對(duì)稱噴管型面的縮短設(shè)計(jì)方法、考慮進(jìn)口非均勻的非對(duì)稱二元噴管設(shè)計(jì)技術(shù)、考慮化學(xué)非平衡效應(yīng)的非對(duì)稱二元噴管設(shè)計(jì)方法、考慮側(cè)向膨脹的三維非對(duì)稱噴管的二維設(shè)計(jì)方法、基于雙向流線追蹤的三維變截面噴管設(shè)計(jì)方法等,并且詳細(xì)研究了過膨脹非對(duì)稱噴管內(nèi)的非定常分離現(xiàn)象及機(jī)理。
高超聲速技術(shù)在軍事和經(jīng)濟(jì)上都具有重大的戰(zhàn)略意義,是目前航空航天領(lǐng)域研究的尖端技術(shù)。其中推進(jìn)系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)之一,而尾噴管是其重要部件,并且受發(fā)動(dòng)機(jī)總體的約束較強(qiáng)。為了與飛行器后體實(shí)現(xiàn)一體化,尾噴管常常采用非對(duì)稱的幾何構(gòu)型,這樣不僅會(huì)影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力性能,而且會(huì)影響飛行器的升力和俯仰力矩,特別是在跨寬?cǎi)R赫數(shù)范圍工作時(shí)(以渦輪基組合循環(huán)(Turbine Based Combined Cycle,TBCC)發(fā)動(dòng)機(jī)為代表),其影響更加顯著。因此尾噴管氣動(dòng)型面的設(shè)計(jì)方法存在較大的困難。目前,相關(guān)的研究專著還不多。
作者課題組從2000年以來(lái),開始關(guān)注超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的發(fā)展,并且持續(xù)不斷地開展了相關(guān)的研究,至今已經(jīng)有19年。同時(shí)從2008年開始,針對(duì)高性能氣動(dòng)矢量噴管也開展了一些探索和研究。本書就是這些年來(lái)相關(guān)研究工作的一個(gè)階段性的總結(jié)。
本書梳理了相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)問題,以排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、性能研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為重點(diǎn),系統(tǒng)地介紹了非對(duì)稱噴管型面的各種設(shè)計(jì)方法,分析了相關(guān)的非定常流動(dòng)現(xiàn)象及機(jī)理,并且以并聯(lián)式TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)為對(duì)象,給出了相關(guān)的設(shè)計(jì)方法及性能變化規(guī)律,作為補(bǔ)充,本書也給出了新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的設(shè)計(jì)方法和詳細(xì)的氣動(dòng)性能變化規(guī)律。
本書主要內(nèi)容取自課題組歷屆研究生的工作積累,并經(jīng)過梳理、加工而成。其中:超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)非對(duì)稱尾噴管的型面設(shè)計(jì)方法及TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能研究,主要是基于莫建偉的博士學(xué)位論文(2015年);過膨脹非對(duì)稱噴管內(nèi)的流動(dòng)分離機(jī)理與控制,主要來(lái)源于于洋的博士學(xué)位論文(2016年);新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的內(nèi)容主要來(lái)源于顧瑞的碩士學(xué)位論文(2014年)。書中所涉及的其他研究生的工作,限于篇幅,此處不再一一列舉。另外,對(duì)南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院張壟元教授、余少志副教授的指導(dǎo)和幫助致以誠(chéng)摯的謝意。
□□章 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)非對(duì)稱噴管研究現(xiàn)狀
1.2.2 TBCC組合動(dòng)力非對(duì)稱噴管研究現(xiàn)狀
1.2.3 雙喉道氣動(dòng)矢量噴管研究現(xiàn)狀
1.3 主要技術(shù)需求與關(guān)鍵問題
參考文獻(xiàn)
第2章 噴管流動(dòng)的基礎(chǔ)理論
2.1 廣義一維定常流的基本方程組
2.1.1 幾個(gè)制約因素在基本方程中的數(shù)學(xué)表示
2.1.2 廣義一維定常流的基本方程組
2.1.3 流動(dòng)特性參數(shù)的微分關(guān)系式
2.2 特征線理論簡(jiǎn)介
2.3 噴管的主要性能指標(biāo)
參考文獻(xiàn)
第3章 常規(guī)噴管的型面設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
3.1 □大推力噴管型面設(shè)計(jì)
3.2 □短長(zhǎng)度噴管型面設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
第4章 噴管型面的縮短設(shè)計(jì)
4.1 噴管的常規(guī)縮短設(shè)計(jì)方法
4.1.1 臨界點(diǎn)位置的確定
4.1.2 線性壓縮函數(shù)
4.1.3 指數(shù)壓縮函數(shù)
4.2 噴管的非線性縮短設(shè)計(jì)方法
4.2.1 非線性縮短設(shè)計(jì)
4.2.2 CFD計(jì)算及校核
4.2.3 結(jié)果分析與討論
4.3 噴管型面的理想截短方法及其驗(yàn)證
4.3.1 理論分析
4.3.2 數(shù)值模擬
4.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
第5章 考慮進(jìn)口非均勻的非對(duì)稱二元噴管設(shè)計(jì)
5.1 理論基礎(chǔ)
5.2 噴管設(shè)計(jì)過程
5.2.1 噴管設(shè)計(jì)
5.2.2 設(shè)計(jì)程序驗(yàn)證
5.2.3 不同的馬赫數(shù)分布形式對(duì)噴管設(shè)計(jì)結(jié)果的影響
5.3 進(jìn)口參數(shù)非均勻?qū)姽苄阅艿挠绊?/span>
5.3.1 馬赫數(shù)非均勻分布對(duì)噴管性能的影響
5.3.2 溫度非均勻分布對(duì)噴管性能的影響
5.3.3 壓力非均勻分布對(duì)噴管性能的影響
5.4 考慮進(jìn)口參數(shù)非均勻的尾噴管設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5.4.1 考慮非均□□口的噴管設(shè)計(jì)實(shí)例
5.4.2 截短對(duì)非均□□口噴管性能的影響
5.4.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
第6章 考慮化學(xué)非平衡效應(yīng)的非對(duì)稱二元噴管設(shè)計(jì)
6.1 理論基礎(chǔ)
6.2 噴管設(shè)計(jì)及程序驗(yàn)證
6.2.1 非對(duì)稱噴管設(shè)計(jì)流程
6.2.2 噴管設(shè)計(jì)程序驗(yàn)證
6.3 考慮化學(xué)非平衡的非對(duì)稱噴管設(shè)計(jì)與分析
參考文獻(xiàn)
第7章 考慮側(cè)向膨脹的三維非對(duì)稱尾噴管設(shè)計(jì)
7.1 理論基礎(chǔ)
7.1.1 準(zhǔn)二維流動(dòng)控制方程
7.1.2 準(zhǔn)二維流動(dòng)特征線方程
7.2 噴管設(shè)計(jì)方法
7.3 設(shè)計(jì)實(shí)例及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
第8章 基于雙向流線追蹤的三維變截面噴管設(shè)計(jì)
8.1 環(huán)形基準(zhǔn)流場(chǎng)設(shè)計(jì)及主要影響參數(shù)
8.2 三維變截面噴管設(shè)計(jì)
8.3 三維變截面噴管實(shí)驗(yàn)研究
參考文獻(xiàn)
第9章 過膨脹非對(duì)稱噴管內(nèi)的非定常現(xiàn)象
9.1 激波反射現(xiàn)象及其基礎(chǔ)理論
9.1.1 激波反射現(xiàn)象
9.1.2 激波極線
9.1.3 RR反射與IR反射的相互轉(zhuǎn)換
9.2 非對(duì)稱噴管中的激波與過膨脹分離
9.3 數(shù)值模擬方法及其驗(yàn)證
9.4 SERN噴管中的過膨脹流動(dòng)分離流場(chǎng)
9.4.1 短下板SERN模型中的流動(dòng)分離模式
9.4.2 長(zhǎng)下板SERN模型中的流動(dòng)分離模式
9.5 SERN起動(dòng)和關(guān)閉過程中的分離模式跳轉(zhuǎn)
9.5.1 起動(dòng)和關(guān)閉過程的數(shù)值模擬方法
9.5.2 短下板SERN模型中的分離模式跳轉(zhuǎn)
9.5.3 長(zhǎng)下板SERN模型中的分離模式跳轉(zhuǎn)
9.6 長(zhǎng)下板SERN模型的分離模式跳轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
9.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/span>
9.6.2 長(zhǎng)下板SERN模型中的過膨脹流場(chǎng)
9.6.3 長(zhǎng)下板SERN模型中的流動(dòng)分離模式轉(zhuǎn)化過程
9.7 SERN流動(dòng)分離控制初步研究
9.7.1 計(jì)算模型與自適應(yīng)控制方案介紹
9.7.2 下膨脹面自適應(yīng)引氣正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
9.7.3 上膨脹面自適應(yīng)引氣正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
參考文獻(xiàn)
□□0章 并聯(lián)式TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能研究
10.1 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)推力性能參數(shù)定義
10.2 渦噴與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)噴管位置布局研究
10.3 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)點(diǎn)的選取
10.4 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)飛行包線內(nèi)的性能分析
10.4.1 計(jì)算模型及邊界條件
10.4.2 CFD三維數(shù)值模擬結(jié)果
10.4.3 側(cè)板構(gòu)型對(duì)TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的影響
10.5 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)冷流實(shí)驗(yàn)研究
10.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量系統(tǒng)
10.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
10.6 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)級(jí)過程動(dòng)態(tài)特性研究
10.7 TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)流固耦合計(jì)算與分析
10.7.1 耦合計(jì)算模型
10.7.2 數(shù)值計(jì)算準(zhǔn)確性驗(yàn)證
10.7.3 計(jì)算結(jié)果及分析
參考文獻(xiàn)
□□1章 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管
11.1 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管氣動(dòng)特性研究
11.1.1 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管概況
11.1.2 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的優(yōu)化設(shè)計(jì)
11.1.3 數(shù)值計(jì)算方法及其驗(yàn)證
11.1.4 新型二元雙喉道氣動(dòng)矢量噴管氣動(dòng)特性
11.1.5 新型軸對(duì)稱雙喉道氣動(dòng)矢量噴管氣動(dòng)特性
11.2 雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的容腔效應(yīng)
11.2.1 數(shù)值模擬方法
11.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析
11.3 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)流量的影響
11.3.1 無(wú)矢量狀態(tài)下,噴管對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)流量的影響
11.3.2 □大矢量狀態(tài)下,噴管對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)流量的影響
11.3.3 矢量調(diào)節(jié)狀態(tài)下,噴管對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)流量的影響
11.4 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管過渡態(tài)下動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性研究
11.4.1 矢量起動(dòng)過程
11.4.2 矢量關(guān)閉過程
11.5 新型雙喉道氣動(dòng)矢量噴管的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)
11.5.1 實(shí)驗(yàn)總體方案
11.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
11.6 本章小結(jié)