CN108844708B - 一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法 - Google Patents

一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，述引射式短舱包括短舱壁面、短舱入口和短舱出口，其特征在于所述引射式短舱内设置有若干组音速喷嘴，所述音速喷嘴均匀分布在引射式短舱内的圆周方向上；该引射式短舱音速喷嘴组合排列方法采用非均匀布置音速喷嘴的方式，使得高速射流和低速被引射气流在短舱有限距离内充分混合，并经过短舱收缩加速，在短舱出口形成均匀的流场，更准确地模拟发动机的排气效应。

Description

一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法
技术领域
本发明涉及实验空气动力学领域，尤其是涉及一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法。
背景技术
为了研究涡扇飞机发动机进排气对飞机气动特性的影响，需要在风洞中开展动力模拟试验，引射式短舱是其中一种模拟方式。引射式短舱是风洞中涡扇发动机的模拟器，用于模拟发动机进排气对飞机气动特性的影响。引射式短舱采用高压空气驱动，它通过音速喷嘴将高压空气喷射进短舱内部，产生高速射流，在高速射流的引射作用下，周围的空气由短舱入口进入短舱并产生流动，形成低速被引射气流，高速射流和低速被引射气流进行充分混合后，经短舱出口排出，见图1。引射式短舱出口的流场均匀度是引射式短舱模拟能力的重要指标。然而引射式短舱通常具有长度有限、内壁面为非对称收缩曲面、喷管方向存在偏角等特点，高速射流和低速被引射气流在有限距离内与短舱壁面和喷管相互作用，导致短舱出口流场严重不均匀，影响了引射式短舱排气效应的试验结果。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出了一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，解决排气效应的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，所述引射式短舱包括短舱壁面、短舱入口和短舱出口，所述引射式短舱内设置有若干组音速喷嘴，所述音速喷嘴均匀分布在引射式短舱内的圆周方向上。
在上述技术方案中，所述若干组音速喷嘴均匀分布在多个不同的圆周方向上。
在上述技术方案中，在音速喷嘴至少分布在五个不同半径的圆周方向上，每一个圆周方向上不少于四组音速喷嘴。
在上述技术方案中，所述所有的音速喷嘴分布在同一径向上，从中心点向外由疏到密成环形分布。
在上述技术方案中，音速喷嘴所在环形半径为：
Figure BDA0001795216910000011
其中：i为音速喷嘴的圈数，从内到外记为1、2...n，n为总圈数，RB为喷嘴区域等效圆的半径
在上述技术方案中，所述音速喷嘴所在圆周方向上的中心点位置的确定方法为：
确定喷嘴布置面的截面内边界为圆弧，找到圆弧对应的圆心位置；
将短舱出口截面投影到喷嘴布置面得到圆弧，找到该圆弧的圆心位置；
两个圆弧圆心的中点即为音速喷嘴阵列的中心位置。
根在上述技术方案中，喷嘴区域等效圆的半径为：
Figure BDA0001795216910000021
其中：φe是短舱出口直径，φi是短舱喷嘴布置面直径。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
该引射式短舱音速喷嘴组合排列方法采用非均匀布置音速喷嘴的方式，使得高速射流和低速被引射气流在短舱有限距离内充分混合，并经过短舱收缩加速，在短舱出口形成均匀的流场，更准确地模拟发动机的排气效应。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为引射短舱示意图；
图2、图3为引射短舱喷嘴布置示意图；
其中1是短舱入口，2是音速喷嘴，3是短舱出口。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
引射式短舱采用高压空气驱动，它通过音速喷嘴将高压空气喷射进短舱内部，产生高速射流，在高速射流的引射作用下，周围的空气由短舱入口进入短舱并产生流动，形成低速被引射气流，高速射流和低速被引射气流进行充分混合后，经短舱出口排出，见图1。
该引射式短舱音速喷嘴组合排列方法按照图2、图3的方式，在确定喷嘴区域等效圆的半径RB时候，根据短舱出口直径φe和短舱喷嘴布置面直径φi计算获得，这样就考虑了短舱内型面收缩特性，解决了音速喷嘴高速射流和低速被引射气流在掺混过程中受到短舱壁面挤压影响，从而导致短舱出口的壁面周围的流速明显低于中心区域的流速的问题。在确定音速喷嘴等效圆圆心位置时，采用将喷嘴布置面的截面内边界圆心A和短舱出口截面投影到喷嘴布置面得到的圆心位置C的中点作为音速喷嘴阵列的中心位置B，这种方式考虑了短舱喷管的偏转特性，解决了音速喷嘴高速射流和低速被引射气流在有限的距离内不能够有效跟随壁面偏转，从而导致短舱出口在偏转方向上流速存在明显差异的问题。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，所述引射式短舱包括短舱壁面、短舱入口和短舱出口，其特征在于所述引射式短舱内设置有若干组音速喷嘴，所述音速喷嘴均匀分布在引射式短舱内的圆周方向上，所述若干组音速喷嘴均匀分布在多个不同的圆周方向上，音速喷嘴至少分布在五个不同半径的圆周方向上，每一个圆周方向上不少于四组音速喷嘴，所有的音速喷嘴分布在同一径向上，从中心点向外由疏到密成环形分布；
所述音速喷嘴所在圆周方向上的中心点位置的确定方法为：
确定喷嘴布置面的截面内边界为圆弧，找到圆弧对应的圆心位置；
将短舱出口截面投影到喷嘴布置面得到圆弧，找到该圆弧的圆心位置；
两个圆弧圆心的中点即为音速喷嘴阵列的中心位置。
2.根据权利要求1所述的一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，其特征在于音速喷嘴所在环形半径为：
Figure FDA0002354673430000011
其中：i为音速喷嘴的圈数，从内到外记为1、2...n，n为总圈数，RB为喷嘴区域等效圆的半径。
3.根据权利要求2所述的一种引射式短舱音速喷嘴组合排列方法，其特征在于喷嘴区域等效圆的半径为：
Figure FDA0002354673430000012
其中：φe是短舱出口直径，φi是短舱喷嘴布置面直径。
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