資源描述：
《0.6米激波風(fēng)洞馬赫數(shù)8噴管設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、0.6米激波風(fēng)洞馬赫數(shù)8噴管設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：龔紅明指導(dǎo)教師：陳景秋教授專業(yè)：流體力學(xué)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)航空航天學(xué)院二O一五年九月0.6mShockTunnelMach8NozzleDesignandCFDSimulationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByGongHongmingSupervisedbyProf.Chen
2、JingqiuSpecialty:ComputationalFluidDynamicsCollegeofAerospaceEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaSep.2015中文摘要摘要激波風(fēng)洞是開展高超聲速空氣動力實(shí)驗(yàn)的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于高馬赫數(shù)和高雷諾數(shù)條件下的氣動力/熱實(shí)驗(yàn)研究。高超聲速噴管是形成激波風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)流場的關(guān)鍵部件，決定著實(shí)驗(yàn)氣流的品質(zhì)。本文在0.6米激波風(fēng)洞試驗(yàn)平臺改造的背景需求下，開展了馬赫數(shù)8噴管設(shè)計(jì)與數(shù)值計(jì)算研究，為擴(kuò)展該風(fēng)洞馬赫數(shù)運(yùn)行范圍和改善流場品質(zhì)提供支持
3、。主要研究內(nèi)容包括：（1）采用特征線理論加邊界層修正的方法設(shè)計(jì)了馬赫數(shù)8噴管型線。噴管膨脹段的型線設(shè)計(jì)基于Sivells方法，壁面邊界層修正基于Edenfield方法，在這兩種方法基礎(chǔ)上，根據(jù)激波風(fēng)洞高總溫、高總壓的運(yùn)行特點(diǎn)，考慮了氣體非完全效應(yīng)的影響。噴管收縮段型線設(shè)計(jì)采用移軸的維托辛斯基（Witoszynski）公式。整個(gè)設(shè)計(jì)過程采用Fortran語言編程實(shí)現(xiàn)。（2）為檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)噴管的內(nèi)流場均勻性和出口流場品質(zhì)，使用CFD軟件在設(shè)計(jì)工況下對噴管流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。對CFD計(jì)算中所選用的氣體模型、湍流模型等具體方法，利用激波風(fēng)洞現(xiàn)有噴管的實(shí)驗(yàn)
4、校測數(shù)據(jù)進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。CFD計(jì)算結(jié)果表明，噴管內(nèi)氣流膨脹均勻，出口馬赫數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)值，出口流場品質(zhì)優(yōu)于激波風(fēng)洞流場品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（3）結(jié)合噴管加工、裝配以及在風(fēng)洞中實(shí)際使用情況，針對噴管壁面容易出現(xiàn)的缺陷特征進(jìn)行了CFD數(shù)值模擬，分析了管壁缺陷對噴管流場品質(zhì)的影響。本文考慮了兩類缺陷，一是需要經(jīng)常更換的噴管喉道段與下游噴管的之間容易出現(xiàn)的順向或逆向臺階，二是噴管分段加工再組裝以后在連接處存在的微小凹槽。CFD計(jì)算結(jié)果表明，喉道段末端臺階形成的干擾，對噴管的內(nèi)流場均勻性和出口流場品質(zhì)影響較大，這種臺階在工程實(shí)際中應(yīng)特別注意；噴管分段連接處的微
5、小凹槽，在一般的工藝控制條件下，其擾動的影響范圍較小，不會損害噴管的整體流場品質(zhì)。關(guān)鍵詞：高超聲速，噴管設(shè)計(jì)，特征線法，非完全氣體效應(yīng)，數(shù)值模擬I英文摘要ABSTRACTShocktunnelisonekindofimportanttestfacilitiesusedinhypersonicaerodynamicresearches,especiallyintheexperimentalinvestigationsinhighMachnumberandhighReynoldsnumberflows.Oneofthemostimportantco
6、mponentsoftheshocktunnel,thehypersonicnozzlewhichgenerateshypersonicuniformflow,hasacrucialinfluenceontheflowquality.Inthisdissertation,withthebackgroundoftheexperimentplatformreconstructionforthe0.6mshocktunnel,aMach8nozzlewasdesignedwiththeclassicalmothodofcharacteristicsa
7、ndcalibratedwithmodernCFDtools.Themainachievementsinthisworkareasbelow:(1)ThenozzlewallcontourforexitflowofMachnumber8wasdesignedbasedonthemethodofcharacteristicsandthetechniqueofboundarylayercorrection.Thegasimperfectioninducedbyhighpressureandhightemperaturewasconcernedint
8、henozzledesignprocesswhichrelatedtotheSivellsmethod.Edenfieldmethodwaschose
