一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板制造技术

本发明专利技术公开了一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，包括抽吸孔板和设置在吸孔板下方的孔板抽吸腔，孔板抽吸腔内沿流向安装的多段堵孔栅，多段堵孔栅与启闭装置相连，启闭装置驱动堵孔栅堵塞或打开抽吸孔板对应位置处的抽吸孔，利用激波形成的流向某个位置的压力显著提高作为激励信号，驱动被动式堵孔栅启闭装置打开，在该位置进行附面层抽吸，而其他未出现压力大幅波动的位置堵孔栅保持关闭，保证壁面光顺的固壁造型；利用节流锥对孔板抽吸腔及排气路施加合适的背压条件，控制孔板内的抽吸流速既满足抑制分离的要求又避免出现抽吸流量过大的情况，有效地抑制和削弱激波附面层干扰造成的分离流等的影响，保障内流品质。保障内流品质。保障内流品质。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板


[0001]本专利技术涉及空气动力
，具体为一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板。

技术介绍

[0002]在超音速、高超音速吸气式动力飞行器的进气道中，压缩气流的激波系中常常会出现严重的激波与附面层干扰的现象，造成内流品质差、流动畸变高等不利影响。为了提高进气道的压缩效率，需要采用一定形式的流场控制措施来抑制甚至消除激波与附面层之间相互干扰出现分离流等对内流品质不利的流场结构，附面层抽吸技术是一种流场控制效果好、结构较为简单易行的常用手段。
[0003]然而，传统的附面层抽吸槽等只能用于激波与附面层干扰位置固定的情况，而附面层抽吸孔板适用于激波与附面层干扰位置在一定范围内变化的情况，故抽吸孔板更多得到工程应用。附面层抽吸孔板目前最为先进的是开孔采用倾斜向前的自适应方案，超音流状态可由普朗特
‑
迈耶膨胀波结构限制抽吸，亚音流状态尤其是激波与附面层干扰引发分离状态该结构可以有显著的抽吸效果。但是即使前倾的自适应抽吸孔板，仍然面临一些问题：为了应对多种工况激波入射位置的变化，需要设置一个宽度较大(面积也较大)的抽吸带开孔，这就造成了在不需要抽吸的地方，壁面开孔增大了局部流动损失的情况，而为了控制这种损失，一般需要限制孔板的开孔率(开孔面积与孔板总面积之比)，但是开孔率偏小又会严重影响抑制干扰的能力，因此急需一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种能有效地抑制和削弱激波附面层干扰造成的分离流等的影响的抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，来解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，包括抽吸孔板和设置在吸孔板下方的孔板抽吸腔，所述孔板抽吸腔内沿流向安装的多段堵孔栅，多段堵孔栅与启闭装置相连，所述启闭装置驱动堵孔栅堵塞或打开抽吸孔板对应位置处的抽吸孔。
[0006]优选的，所述抽吸孔板的开孔率为15％
‑
50％，其中，抽吸孔的开孔形状为圆孔或带有圆角的矩形孔。
[0007]优选的，所述孔板抽吸腔的高度为抽吸孔板抽吸孔当量直径的3
‑
10倍。
[0008]优选的，所述孔板抽吸腔通过抽气路通向节流装置，由所述节流装置调节排气面积来维持孔板抽吸腔静压，保持抽吸孔内气流的流量系数为2％
‑
6％；
[0009]其中，抽吸孔内气流的流量系数计算方式为：
[0010][0011][0012]P
t,0
和T
t,0
分别为来流总压与总温，A
total
为抽吸孔开孔总面积，为实际通过抽吸孔的流量。
[0013]优选的，堵孔栅长度范围l满足公式为：其中，δ为附面层物理厚度，U
e
为主流区气流速度，V
x
为气流沿y向的速度分布。
[0014]优选的，多段堵孔栅主要由网格条栅架和在网格栅架节点上安装的堵孔短圆柱组成，其中，所述堵孔短圆柱的形状和尺寸要与抽吸孔一致。
[0015]优选的，每段所述堵孔栅对应2排或多排抽吸孔，其中，排数等于该段堵孔栅的长度除以每排孔孔心之间的距离。
[0016]优选的，所述启闭装置为被动式堵孔栅启闭装置，以激波形成流向某个位置的压力作为激励信号，驱动堵孔栅堵塞或打开抽吸孔板该位置处的抽吸孔。
[0017]优选的，所述启闭装置包括安装有弹簧装置的驱动器以及布设在堵孔栅前后缘的静压引气管，所述静压引气管用于监控该段堵孔栅所对应壁面的压力动态变化，当压力差大于弹簧装置的开闭临界弹力时，驱动该位置的堵孔栅将对应的抽吸孔打开，反之，驱动该位置的堵孔栅堵塞对应抽吸孔。
[0018]优选的，所述弹簧装置的开闭临界弹力＝堵孔栅承受压差力+S
×
k
×
来流总压，其中，S为堵孔栅与气流接触表面的总面积，k可取0.2
‑
0.3。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术中根据目前研究已得到验证的激波诱发附面层分离的流场结构，通过设置多段堵孔栅，以及多段堵孔栅与启闭装置，利用激波形成的流向某个位置的压力显著提高作为激励信号，驱动被动式堵孔栅启闭装置打开，在该位置进行附面层抽吸，而其他未出现压力大幅波动的位置堵孔栅保持关闭，保证壁面光顺的固壁造型；利用节流锥对孔板抽吸腔及排气路施加合适的背压条件，控制孔板内的抽吸流速既满足抑制分离的要求又避免出现抽吸流量过大的情况，从而弥补传统的抽吸槽和抽吸孔板设计上存在的缺陷，有效地抑制和削弱激波附面层干扰造成的分离流等的影响，并在一定程度上减小局部的流动损失，保障内流品质。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0021]在附图中：
[0022]图1是本专利技术抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板示意图；
[0023]图2是本专利技术激波附面层干扰和抽吸孔板示意图；
[0024]图3是本专利技术圆形开孔孔板二维结构示意图；
[0025]图4是本专利技术带有圆角的矩形开孔孔板二维结构示意图；
[0026]图5是本专利技术自适应抽吸孔板与激波附面层干扰区压力分布示意图；
[0027]图6是本专利技术自适应抽吸孔板结构堵孔栅驱动系统示意图；
[0028]图7是本专利技术多段堵孔栅三维结构示意图；
[0029]图中标号：1、堵孔栅；2、抽吸孔；3、驱动器；4、节流装置；5、孔板抽吸腔；6、抽吸腔通道出口；7、静压引气管；8、网格条栅架；9、堵孔短圆柱。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]如图1
‑
图2所示，在超音速、高超音速吸气式动力飞行器的进气道中，气流受到壁面突跃式的压缩时，形成集中的强扰动，从而产生压缩的激波面S1，称为入射激波；流体流动过程中在近壁面附近区域会产生低速流动区域，称为附面层BL，入射激波S1在与附面层BL1相互干扰时发生反射，产生一道反射激波S2，与此同时激波附面层的相互作用会诱发附面层的分离，原本附着于壁面的低速区域会暂时离开壁面运动，并在下游某一位置重新附着于壁面流动，这一过程称为附面层分离——再附过程，此外在干扰区结尾会产生不稳定激波S3，经过干扰区后附面层明显增厚成为BL2；严重影响进气道的内流品质，造成进气道出口流场畸变，从而影响进气道性能
[0032]实施例：一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，有效地抑制和削弱激波附面层干扰造成的分离流等的影响，并在一定程度上减小局部的流动损失，保障内流品质，参考图1，包括在壁面上激波附面层剧烈干扰区域沿流向安装大开孔率的抽吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，其特征在于：包括抽吸孔板和设置在吸孔板下方的孔板抽吸腔，所述孔板抽吸腔内沿流向安装的多段堵孔栅，多段堵孔栅与启闭装置相连，所述启闭装置驱动堵孔栅堵塞或打开抽吸孔板对应位置处的抽吸孔。2.根据权利要求1所述的一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，其特征在于：所述抽吸孔板的开孔率为15％
‑
50％，其中，抽吸孔的开孔形状为圆孔或带有圆角的矩形孔。3.根据权利要求1或2所述的一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，其特征在于：所述孔板抽吸腔的高度为抽吸孔板抽吸孔当量直径的3
‑
10倍。4.根据权利要求3所述的一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，其特征在于：所述孔板抽吸腔通过抽气路通向节流装置，由所述节流装置调节排气面积来维持孔板抽吸腔静压，保持抽吸孔内气流的流量系数为2％
‑
6％；其中，抽吸孔内气流的流量系数计算方式为：其中，抽吸孔内气流的流量系数计算方式为：P
t,0
和T
t,0
分别为来流总压与总温，A
total
为抽吸孔开孔总面积，为实际通过抽吸孔的流量。5.根据权利要求1所述的一种抑制激波附面层干扰的自适应抽吸孔板，其特征在于：堵孔栅长度范围l满足公式为：其中，δ为附面层物理厚度，U
e
为主流区气流速度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国平，王瑞琳，俞宗汉，严雪阳，雷岳迪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：