Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия
ВЛИЯНИЕ ПРОТИВОДАВЛЕНИЯ НА ТЕЧЕНИЕ В ДИФФУЗОРЕ СВЕРХЗВУКОВОГО ВОЗДУХОЗАБОРНИКАПредставлены результаты численного исследования перехода от сверхзвукового течения к дозвуковому в диф-фузоре сверхзвукового воздухозаборника прямоточного воздушно-реактивного двигателя при изменении противодав-ления в камере сгорания (при дросселировании канала). Рассматривались два варианта осесимметричного диффузора с большими углами (угол раскрытия θ = 10° и θ = 90°). Получены картины течения в зависимости от геометрических па-раметров диффузора и от степени дросселирования канала. Течение в диффузоре с углом раскрытия θ = 10° соответ-ствует псевдоскачковому режиму течения с отрывными зонами в пограничном слое. Течение в диффузоре с углом рас-крытия θ = 90° соответствует струйному течению в канале. Несмотря на принципиально различные режимы течения, характеристики потока на длине более 8-10 калибров одинаковы. Проведен анализ влияния противодавления на ха-рактеристики перехода (потери полного давления, прирост статического давления, длину переходной зоны и др.). Пока-зано, что при использовании диффузора с большими углами раскрытия противодавление в камере сгорания может из-меняться в три раза, не оказывая влияния на течение в горле и, соответственно, на течение в воздухозаборнике.Ключевые слова: численное моделирование, сверхзвуковой воздухозаборник, диффузор, псевдоскачок, каме-ра сгорания, дросселирование.
INFLUENCE OF BACK PRESSURE ON THE FLOW IN THE DIFFUSER OF A SUPERSONIC AIR INLETThe results of a numerical study of the transition from supersonic to subsonic flow in the diffuser of a supersonic air inlet for ramjet engine with a change in the back pressure from the combustion chamber (with channel throttling) are presented. Two variants of an axisymmetric diffuser with large opening angles were considered (angle θ = 10º and θ = 90º). Flow patterns are obtained depending on the geometric parameters of the diffuser and on the degree of channel throttling. The flow in the diffuser with the opening angle θ = 10º corresponds to the pseudo-shock flow regime with separation zones in the boundary layer. The flow in the diffuser with an opening angle θ = 90º corresponds to the jet stream in the channel. Despite the fundamentally difference in flow regimes, the flow characteristics at a length of more than 8-10 calibers are the same. The effect of back pressure on the transition characteristics (total pressure loss, static pressure increase, transition zone length, etc.) is analyzed. It is shown that when a diffusers with large opening angles are used, the back pressure in the combustion chamber can be changed by a factor of three without affecting on the flow in the throat and, accordingly, on the flow in the air inlet.Keywords: numerical simulation, supersonic air inlet, diffuser, pseudo-shock, combustion chamber, throttling.
ВведениеПроблема взаимодействия воздухозаборника и камеры сгорания является одной из клю-чевых ...