CN112360631B - 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用 - Google Patents

一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112360631B
CN112360631B CN202011250183.4A CN202011250183A CN112360631B CN 112360631 B CN112360631 B CN 112360631B CN 202011250183 A CN202011250183 A CN 202011250183A CN 112360631 B CN112360631 B CN 112360631B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mvg
flow
air inlet
vortex
bottom plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011250183.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112360631A (zh
Inventor
贾要强
朱守梅
刘小勇
李大进
马力
李斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Power Machinery Institute
Original Assignee
Beijing Power Machinery Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Power Machinery Institute filed Critical Beijing Power Machinery Institute
Priority to CN202011250183.4A priority Critical patent/CN112360631B/zh
Publication of CN112360631A publication Critical patent/CN112360631A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112360631B publication Critical patent/CN112360631B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/057—Control or regulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法，属于吸气式发动机设计技术领域。本发明的方案中通过在合理的位置布置MVG，且MVG方向与流线追踪所得流线方向相同即可，实现结构简单，控制效果显著，无附加流量损失，可利用偏离主流方向的二次流生成与进气道内生流向涡方向相反的涡流，通过涡量的中和达到抑制、消除流向涡的目的；同时，该方案在仅有底板MVG作用时即可有效抑制流场内的流向涡，可进一步减小对喉道气流的影响。加入顶板MVG后，带底板MVG控制流场内的涡流几乎消失。

Description

一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用
技术领域
本发明属于吸气式发动机设计技术领域，具体涉及一种基于MVG 的内转式进气道流动控制方法。
背景技术
超声速进气道是吸气式发动机的重要部件之一，其性能对于发动机整机性能有着重要影响。传统的超声速进气道类型有二元进气道、轴对称进气道、侧压式进气道等，随着技术的发展，内转式进气道逐渐成为吸气式发动机进气装置的研究热点。内转式进气道是一种基于流线追踪技术设计而成的进气道，其唇口反射激波与侧壁相交所形成的强周向压力梯度，会在边界层内诱导产生流向涡，流向涡在沿下游运动的过程中不断发展壮大，并与激波串相互作用，造成隔离段流场的非均匀性和不稳定性，成为影响进气道性能的主要因素。目前研究人员采用的流向涡控制方法主要有两种，一种是通过抽吸来排除低能涡流，减小流向涡尺寸；另一种是通过重构进气道内压缩型面来改变波系结构，进而减小周向压力梯度，以此来削弱流向涡的强度。
其中抽吸方法对于流向涡的控制效果有限，施加控制后，通道内仍存在较大的涡流区，且会带来一定的流量损失；型面控制方法需要在原有流线追踪型面的基础上进行调整，改变进气道气动特性，提高进气道的设计难度，同时难以消除流向涡。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种流动控制方案，以较小的代价实现对内转式进气道流向涡的有效控制通过加入MVG来抑制内转式进气道内生流向涡，提升进气道出口流场均匀性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法，该方法通过以下方式实现：在所述内转进气道唇口反射激波与进气道壁面的顶板、底板的交线周向均布一圈MVG，方向为无粘流场的流线方向，对应顶板、底板的位置分别均布半圈 MVG，分别为对应顶板位置的MVG、对应底板位置的MVG。
优选地，所有MVG均采用叶片式MVG。
优选地，采用的每个MVG的前缘高度为0。
优选地，采用的每个MVG的厚度均不同。
优选地，采用的每个MVG的长度均不同。
优选地，采用的每个MVG的尾缘高度均不同。
优选地，采用的每个MVG均位于边界层内，各MVG均根据当地边界层厚度对其长度及尾缘高度进行匹配。
优选地，采用的各个MVG尾缘高度的取值范围均为0.4～0.7倍边界层厚度。
本发明还提供了一种所述内转式进气道流动控制方法的装置，该装置包括所述一圈MVG。
本发明还提供了一种所述的装置在吸气式发动机设计技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明的方案中通过在合理的位置布置MVG，且MVG方向与流线追踪所得流线方向相同即可，实现结构简单，控制效果显著，无附加流量损失，可利用偏离主流方向的二次流生成与进气道内生流向涡方向相反的涡流，通过涡量的中和达到抑制、消除流向涡的目的；同时，该方案在仅有底板MVG作用时即可有效抑制流场内的流向涡，可进一步减小对喉道气流的影响。加入顶板MVG后，带底板MVG 控制流场内的涡流几乎消失。
附图说明
图1、图2为本发明的MVG流动控制方法原理图；
图3为本发明中的变长度MVG方案示意图；
图4为本发明实现的流动控制效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明流动控制方案的思路是，MVG(微型涡流发生器)沿无粘流场流线方向分布，当气流受周向压力梯度影响流动方向发生偏离时，会绕过MVG，并在MVG背风区形成与原有运动趋势方向相反的涡流，对流场中存在的涡流进行中和，进而达到抑制或消除流向涡的目的，反射激波与压缩面一侧交于喉道处，下洗流在喉道附近发生汇聚，因而在喉道位置放置MVG，可对延缓涡流汇聚，同时将大的涡流分散为较小的涡。本方案起到控制作用的关键在于背风区产生的反向涡流，MVG厚度对控制效果的影响较小，为减小阻力，在保证结构强度的情况下可以大幅降低，进而减小对喉道流通能力的影响。
基于以上思路，如图1、图2所示，本发明所提出的一种基于MVG 的内转式进气道流动控制方法，通过以下方式实现：由于内转进气道唇口反射激波与进气道壁面的顶板交于喉道位置，在所述内转进气道唇口反射激波与进气道壁面的顶板、底板的交线周向均布一圈MVG，方向为无粘流场的流线方向，对应顶板、底板的位置分别均布半圈 MVG，对应顶板位置的MVG称为顶板MVG或称为喉道MVG，对应底板位置的MVG称为底板MVG；
其中，为减小MVG的前缘阻力，MVG的前缘高度为0，用于减小气动阻力，壁面产生较强的激波压缩造成损失，当边界层在周向压力梯度的作用下产生周向迁移，绕过MVG时，会在MVG背风侧产生与原二次流方向相反的涡流，从而利用所述反向涡流在沿下游发展的过程中与原二次流产生中和效应，削弱流场内的涡流强度，提升流场均匀性。
如图3所示，一圈MVG中的所有MVG均为叶片式MVG，但各个MVG厚度均不同，长度均不同，尾缘高度也均不同，由于MVG位于边界层内，各MVG结合当地边界层厚度对其长度及尾缘高度进行匹配，以达到最佳的控制效果，本实施例中，MVG尾缘高度的取值范围为0.4～0.7倍边界层厚度，以此来形成一定的背风区空间来产生涡流，进行流动控制。
本发明还提供了一种用于实现所述内转式进气道流动控制方法的装置，即所述一圈MVG。
本发明的方案中通过在合理的位置布置MVG，且MVG方向与流线追踪所得流线方向相同即可，实现结构简单，控制效果显著，无附加流量损失，可利用偏离主流方向的二次流生成与进气道内生流向涡方向相反的涡流，通过涡量的中和达到抑制、消除流向涡的目的；同时，该方案在仅有底板MVG作用时即可有效抑制流场内的流向涡，可进一步减小对喉道气流的影响。如图4中a所示的无MVG控制的流场的边界层内有显著的涡流，在加入顶板MVG后，由b中所示的带底板MVG控制流场可以看出，该流程内的涡流几乎消失，流场顶板侧边界层内流线呈直线分布。因此，该方案具有结构简单，附加阻力小，流场改善效果显著等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于MVG的内转式进气道流动控制方法，其特征在于，该方法通过以下方式实现：在所述内转进气道唇口反射激波与进气道壁面的顶板、底板的交线周向均布一圈MVG，方向为无粘流场的流线方向，对应顶板、底板的位置分别均布半圈MVG，分别为对应顶板位置的MVG、对应底板位置的MVG；所有MVG均采用叶片式MVG。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的每个MVG的前缘高度为0。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用的每个MVG的厚度均不同。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用的每个MVG的长度均不同。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用的每个MVG的尾缘高度均不同。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用的每个MVG均位于边界层内，各MVG均根据当地边界层厚度对其长度及尾缘高度进行匹配。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用的各个MVG尾缘高度的取值范围均为0.4～0.7倍边界层厚度。
8.一种用于实现如权利要求1至7中任一项所述内转式进气道流动控制方法的装置，其特征在于，该装置包括所述一圈MVG。
9.一种如权利要求8所述的装置在吸气式发动机设计技术领域中的应用。
CN202011250183.4A 2020-11-10 2020-11-10 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用 Active CN112360631B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011250183.4A CN112360631B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011250183.4A CN112360631B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112360631A CN112360631A (zh) 2021-02-12
CN112360631B true CN112360631B (zh) 2022-09-27

Family

ID=74509819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011250183.4A Active CN112360631B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112360631B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7784732B2 (en) * 2007-01-04 2010-08-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Boundary-layer-ingesting inlet flow control system
BRPI0700765A (pt) * 2007-02-15 2007-12-04 Embraer Aeronautica Sa gerador de vórtice para melhorar o desempenho de entradas de ar embutidas
US9429071B2 (en) * 2011-06-23 2016-08-30 Continuum Dynamics, Inc. Supersonic engine inlet diffuser with deployable vortex generators
US9926942B2 (en) * 2015-10-27 2018-03-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Diffuser pipe with vortex generators
CN107191272B (zh) * 2017-06-08 2018-08-31 南京航空航天大学 一种矩形高超声速进气道的内通道型面设计方法
CN110450963B (zh) * 2019-08-28 2020-12-22 中国人民解放军国防科技大学 高超声速飞行器机体与内转式进气道一体化设计方法及***
CN110985208B (zh) * 2019-12-16 2021-09-24 南京航空航天大学 一种基于等离子体涡流发生器内转式进气道组件及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112360631A (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2379091C (en) Supersonic external-compression diffuser and method for designing same
RU155440U1 (ru) Система двигателя
US7322191B2 (en) Device for imparting a whirling motion on the flow of air for supplying a turbo-supercharged internal-combustion engine
CN107091157B (zh) 一种定几何二元高超声速进气道及设计方法
CN108291485A (zh) 用于优化入口导流叶片性能和对应产品的方法
CN109606707A (zh) 一种基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道
CN108386389A (zh) 一种叶片与机匣和轮毂相融合的离心压气机扩压器结构
CN103953448A (zh) 一种高超声速进气道
CN105134383A (zh) 基于流线偏折的高超声速内转式进气道唇罩设计方法
CN106795807A (zh) 涡轮增压机的排气涡轮
CN108487942A (zh) 控制涡轮叶尖间隙流动的机匣及叶片联合造型方法
CN203962164U (zh) 一种高超声速进气道
Lang et al. Performance enhancement of a centrifugal compressor stage using profiled end wall (PEW) treatments in the radial vaned diffuser
CN107341323B (zh) 一种刚性/柔性结合的连续可调进气道的设计方法
CN108412618B (zh) 一种高超/超声速轴对称进气道唇口及其设计方法
CN112360631B (zh) 一种基于mvg的内转式进气道流动控制方法、装置及其应用
CN110985208B (zh) 一种基于等离子体涡流发生器内转式进气道组件及控制方法
CN105179322B (zh) 叶根开设等宽直线槽的压气机静子叶栅
CN109733634A (zh) 三维内转四通道高超声速组合进气道的设计方法
CN109488459A (zh) 一种高超声速三维内转式进气道及飞行器
CN114379812B (zh) 一种展向压力分布可控的高速前体/压缩面气动设计方法
Li et al. The interaction between inlet guide vanes and the impeller recirculating flow in a centrifugal compressor and the resulting impact on flow range
CN115875132A (zh) 一种基于叶片式涡流发生器的内转式进气道
CN106640754B (zh) 带有环形突起结构的新型离心压气机
CN105485743B (zh) 一种具有降噪机构的吸油烟机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant