混压式超声速、高超声速进气道不起动振荡频率预测方法

摘要

本发明公开了一种混压式超声速、高超声速进气道不起动振荡频率预测方法，通过将单个振荡周期划分为进气道内腔体高压气体积蓄和口外不起动波系运动两个阶段，并依次通过将进气道通道内结尾激波系的前传过程转化为对其腔体储气量变化的定量分析，以及将来流总温对应的滞止声速作为不起动波系口外运动最高速度的方法，可对混压式进气道不起动振荡频率进行快速、准确的预估。该方法从振荡机理出发简化了振荡模型，且对进气道的几何参数无特定要求，因此该方法对不同形式的混压式进气道不起动振荡频率估算具有良好的通用性，且同时适用于混压式超声速进气道和高超声速进气道。

主权项

混压式超声速、高超声速进气道不起动振荡频率预测方法，包括以下步骤：(1)、将一个混压式进气道不起动振荡周期分为两个阶段：进气道腔体内高压气体积蓄阶段和口外不起动波系运动阶段；(2)、在已知具体的来流条件和进气道前体几何参数下，通过已有的斜激波理论得到进气道进口前的气流参数，并换算得到进气道的捕获流量；(3)、通过假设进气道处于临界工作状态，在已知进口气体参数和进气道通道面积变化的基础上，结合正激波理论和一维定常管流理论计算得到该进气道的极限反压；临界工作状态指结尾激波停于进气道喉道处时的状态；(4)、由上述极限反压和已知的来流总温换算出最大储气密度，再乘以进气道内通道腔体容积得到对应气体积蓄阶段的最大储气量(m₁)；(5)、由进气道的极限出口反压、出口喉道面积以及来流总温获得该进气道的最大出流能力；(6)、依据进气道通流时的腔体储气量可知不起动时初始腔体已有50％‑60％的填充；并且此刻的进气道出口基本一直处于极限反压状态，因此取最大出流流量的95％作为平均出流流量；(7)、基于上述步骤(6)的假设计算得到的腔体储气量增益以及进出口流量差，可计算得到进气道腔体内高压气体的积蓄时间；(8)、在口外不起动波系运动阶段中，来流总温对应的滞止声速(C₀^*)即为该阶段波系运动至上游的最大速度，由于该值远高于其在离开通道的初始速度，因此选取该滞止声速的一半为该波系运动阶段的平均速度；(9)、由于该振荡阶段的高度非定常性，其振荡幅度覆盖整个进气道前体；进而在已知该阶段的波系运动距离和运动速度的基础上，可得到口外不起动波系运动时间；其中波系运动距离为进气道前体压缩面长度L₁的两倍；运动速度为来流总温对应滞止声速的一半；(10)、最后将进气道腔体内高压气体积蓄时间和口外不起动波系运动时间叠加，即可得到对应的进气道不起动振荡周期，从而换算得到相应的振荡频率。