组合动力可调进气道等离子体流场控制技术研究

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近年来等离子体气动激励流场控制技术在提高飞行器的气动性能等方面成为各国学者的研究热点。本文在弯曲激波气动调节概念上,基于等离子体气动激励的热效应,对宽速域进气道的流场控制技术进行了研究。首先在低马赫数下研究了等离子体气动激励作用区的长度、厚度以及温度对二维弯曲激波进气道起动性能的影响,发现等离子体作用区的长度、厚度以及温度都存在极限值,其中厚度是影响等离子体气动激励效果的关键因素。同时对比分析得出配合抽吸孔数目的增加,等离子体气动激励可以使得进气道在更低马赫数下起动。随后研究了等离子体流场控制技术在宽速域进气道超额定工作下的应用模式,设计了封口马赫数为4.0的进气道模型,施加等离子体气动激励,在马赫数为5.0时进行了流场演化过程的数值模拟,分析了等离子体作用区分布位置对进气道压缩面外压激波控制的影响,发现等离子体作用区位于进气道弯曲壁面的中后段时推动激波重新贴口的效果最优。并且在工作马赫数范围内对其进行了全流道的二维数值模拟,发现相较于封口马赫数为5.0的常规定几何进气道,基于等离子体流动控制的进气道在来流马赫数2.5~4.0之间流量系数有20%以上的提升,同时总压恢复系数也得到了不同程度的提升。最后在二维弯曲激波进气道气动模型的基础上进行了三维流场的数值模拟,研究发现等离子体作用区总的宽度需要达到一定数值才能实现等离子体气动激励推动进气道外压激波重新封口,而当总的宽度一定时,减小单个等离子体作用区宽度同时增加其数目可使得进气道的流场更加均匀。
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