[发明专利]一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法

说明书

本发明涉及一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法，属于试验流场生成技术领域；步骤一、建立风洞试验整体模型；包括喷流模型和风洞喷管；步骤二、计算在风洞试验下喷流模型外壁的气动压力p_model；步骤三、将喷流孔沿截面划分为4个区，分别为第1区、第2区、第3区和第4区；步骤四、建立喷流分别处于喷流孔中4个区的方程组；步骤五、设定状态方程p_i＝ρ_iRT_i；计算试验中所需的喷流驻室压力p₀和喷流管直径变化比d₄/d₁；步骤六、对喷流模型喷流驻室和喷流管进行设计；完成试验模型的完整建立；本发明在高超声速风洞模型表面生成速度小于100m/s量级并匹配流场压力的喷流，同时保证喷流的高可控性和喷流驻室压力的稳定性。

技术领域

本发明属于试验流场生成技术领域，涉及一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法。

背景技术

高超声速飞行器表面通常以低速喷流的方式实现降热减阻的目的。高超声速飞行器表面的低速喷流会对飞行器表面边界层厚度和流态产生影响，并影响激波-边界层干扰区的流动结构，改变飞行器表面的压力和热流分布。利用风洞试验，对飞行器表面低速喷流对流动的影响进行研究，对提升飞行器性能具有重要意义。

在风洞试验中，模型表面产生超声速喷流的手段已较为完备，而产生稳定亚声速喷流，尤其是产生速度小于100m/s的低速喷流的手段仍然缺乏。一方面，低速喷流动压较低，甚至可能远小于流场当地压力，导致喷流驻室压力难以控制；另一方面，模型外流的扰动会从亚声速喷流孔逆流而上，破坏喷流驻室压力的稳定。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法，在高超声速风洞模型表面生成速度小于100m/s量级并匹配流场压力的喷流，同时保证喷流的高可控性和喷流驻室压力的稳定性。

本发明解决技术的方案是：

一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法，包括如下步骤：

步骤一、建立风洞试验整体模型；包括喷流模型和风洞喷管；风洞喷管向喷流模型方向提供气流；喷流模型侧壁上设置有喷流孔；喷流模型通过喷流孔向外喷流；

步骤二、计算在风洞试验下喷流模型外壁的气动压力p_model；

步骤三、将喷流孔沿截面划分为4个区，分别为第1区、第2区、第3区和第4区；

步骤四、建立喷流分别处于喷流孔中4个区的方程组；

步骤五、设定状态方程p_i＝ρ_iRT_i；i为区序号；i为0或1或2或3或4；计算试验中所需的喷流驻室压力p₀和喷流管直径变化比d₄/d₁；

步骤六、根据步骤五，对喷流模型内部的喷流驻室和侧壁的喷流管进行设计；完成喷流模型外壁风洞试验，内壁喷流试验模型的完整建立。

在上述的一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法，所述步骤一中，所述喷流模型为的锥状结构；且喷流模型的锥顶指向风洞喷管的中心；喷流模型内部设置有中空喷流驻室，喷流存储在喷流驻室中，通过喷流模型侧壁的喷流孔流出。

在上述的一种高超声速风洞模型表面低速喷流的生成方法，所述步骤二中，喷流模型表面气动压力p_model的计算方法为：

p_model＝p_∞+(p_pitot-p_∞)sin²θ

式中，p_∞为风洞试验来流压力；