[发明专利]动态畸变涡团模拟器及其工作方法

说明书

本发明涉及一种动态畸变涡团模拟器，其结构包括工艺进气道，开缝绕流柱，旋转缝栅，高速电机，连接螺栓，引气通道，高压气源；其中开缝绕流柱安装在工艺进气道内部，通过连接螺栓固定，旋转缝栅安装在开缝绕流柱空腔内，并与高速电机连接，高速电机通过凸台固定在工艺进气道上，引气通道引入高压气源进入开缝绕流柱空腔内；来流经过绕流柱时，在绕流柱下游产生一系列大尺度涡团，再利用旋转缝栅和绕流柱空腔内高压气源，形成非定常脉冲射流，调整下游涡团尺度及频率，形成与真实进气道出口畸变流场相似的动态流动结构，克服现有畸变模拟器模拟的动态畸变强度不够的问题，以更加真实地模拟进发匹配过程。

技术领域

本发明是一种动态畸变涡团模拟器及其工作方法，属于航空发动机进气道/发动机匹配技术领域。

背景技术

现代先进军用飞行器要求高机动、高隐身性能，为了满足高机动、高隐身的约束，普遍采用大曲率S弯进气道。由于进气道唇口分离和内部强逆压梯度的作用，S弯进气道内部流动恶化，形成大尺度分离涡团，造成出口畸变。进气道出口畸变会对下游风扇的稳定工作造成影响，严重时会引起失速、喘振。因此，为了保证发动机的稳定高效工作，需要进行充分地进气道发动机匹配试验。

目前，进发匹配试验普遍采用畸变板、网等结构模拟出进气道出口截面的畸变图谱，再与下游发动机连接工作，进行进发匹配试验。此种畸变模拟方法把进气道出口段三维非定常畸变流场简化为二维定常的畸变图谱，与真实的畸变流场存在差异，获得的进发匹配性能也与真实值存在偏差。

发明内容

本发明提出的是一种动态畸变涡团模拟器，其目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出了一种动态畸变涡团模拟器及其工作方法，模拟出进气道出口段三维非定常畸变流场结构，以保证进发匹配试验更加接近真实值。该装置能够真实模拟出进气道出口段动态畸变涡团结构，以更准确地测试出进发匹配性能。

本发明的技术解决方案：动态畸变涡团模拟器，是其结构包括工艺进气道1、开缝绕流柱2、旋转缝栅3、高速电机4、连接螺栓5、引气通道6；其中开缝绕流柱2安装在工艺进气道1内部，通过连接螺栓5固定，开缝绕流柱2内设有圆柱形空腔，旋转缝栅3安装在开缝绕流柱空腔内，并与高速电机4连接，高压气源7提供高压气体，并通过引气通道6进入绕流柱空腔内；

所述开缝绕流柱2包括迎风面A与背风面B，背风面上设有射流缝，所述迎风面A与背风面B光滑过渡，迎风面A几何进口角α₁＝20至-30度，背风面B几何出口角β₁＝-60至-30度，径向方向的高度h与工艺进气道内径d的比值为0.05-0.2，流向方向长度L与工艺进气道内径d的比值为0.3-0.5；开缝绕流柱2前缘线与水平线正方向的夹角θ₁为-45度-25度，从上游到下游的方向为正，后缘线与前缘线保持平行。

所述工艺进气道1为圆柱体，其内径d与下游要匹配的发动机进口内径一致，工艺进气道长度L照内径d选取，L/d为3-5，工艺进气道表面有两个定位螺孔，靠近模拟器出口的螺孔中心线距模拟器出口的距离L₁参照内径d选取，L₁/d的比值为2-4。

所述开缝绕流柱2的表面有2个定位螺孔，靠近绕流柱前缘的螺孔中心线与前缘的距离L₂与开缝绕流柱流向方向长度L的比值为0.25，靠近后缘的螺孔中心线与前缘的距离L₃与绕流柱流向方向长度L的比值为0.75。

所述开缝绕流柱2前缘半径r₁＝0.01d-0.05工艺进气道内径d，后缘半径r₂＝0.01d-0.05工艺进气道内径d。

所述开缝绕流柱2内部圆柱形空腔的直径d₁与绕流柱流向方向长度L的比值为0.05-0.2，其径向高度h₁与绕流柱径向高度h的比值为0.7-0.95,圆柱形空腔中心线距前缘的距离L₅与绕流柱长度L的比值为0.4-0.6。