基于轴线马赫数分布的喷管扩张段无粘型面设计

胡振震，李震乾，石义雷，陈爱国

基于轴线马赫数分布的喷管扩张段无粘型面设计

胡振震＊，李震乾，石义雷，陈爱国

（中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，四川绵阳 621000）

针对高超声速风洞轴对称喷管设计问题，开展了喷管扩张段无粘型面设计研究。介绍了基于预设轴线马赫数分布的直接设计方法，改进了基于面积比的轴线马赫数分布预设方法，提出了一种方便多点控制的轴线特征点分布方法。对设计喷管流场进行特征线网三角化，与数值模拟结果进行比较，并分析了影响喷管无粘型面的设计因素。表明：改进的面积比方法可以保证轴线马赫数分布预设的合理性；轴线马赫数分布、轴线上特征点分布和边界特征点数明显影响喷管无粘型面。

高超声速风洞；扩张段无粘型面；直接设计；轴线马赫数分布

0 引 言

高超声速风洞喷管设计目前普遍采用无粘型面加边界层修正的直接设计方法，相比于优化设计［1－3］，该方法原理简单计算便捷，在广泛应用中取得了成功。然而在实践中有时也发现一个问题，即风洞运行的实际流场与喷管设计流场存在差异。该问题的产生因素有很多，包括来流非均匀非稳态、非平衡膨胀、边界层转捩、热化学非平衡、气体组分冷凝、加工和组装精度、喷管内表面侵蚀和型面的力热变型等，但喷管的无粘型面设计则是其中最重要的一个方面，因而分析其差异应首先确认喷管无粘型面设计方面的问题。……