跨声速风洞槽壁试验段流动特性研究

【摘要】：以CARDC 0.6m连续式跨声速风洞为研究平台,开展了改善槽壁试验段流动特性的研究工作。风洞建成之后,对风洞槽壁试验段的流场指标进行了系统的测试,测试结果显示:当试验段Ma1.0时,试验段模型区内轴向马赫数波动较大,均方根偏差σ_(Ma)0.01,未达到设计指标要求。针对该问题,从试验段轴向马赫数分布的结果分析,存在以下两方面可能的原因引起模型区内马赫数波动:(1)试验段入口设置了100mm的平直段,致使型面曲线曲率不连续,产生了弱激波;(2)槽壁试验段采用8条槽,10%开闭比的设计方案,开闭比较大,致使槽壁试验段入口气流加速区内膨胀波较强,马赫数较高,进而在试验段引起一系列较强的流场波动。针对上述分析,分别对实壁试验段(Ma=1.5)和槽壁试验段(Ma 1.05～1.15)进行了数值模拟分析,数值计算结果显示沿轴线马赫数分布规律与试验结果吻合较好,并对试验段流场波系结构进行了分析,验证了上述推测。据此提出以下两种改进措施:(1)试验段入口设置弹性板,以实现喷管与试验段连接处型面曲线的曲率连续;(2)降低槽壁试验段开闭比,同时考虑洞壁干扰特性的影响,槽壁试验段改为6条槽,6%开闭比的配置方案。对改进后的槽壁试验段数值仿真计算和试验验证,结果显示试验段模型区马赫数波动的问题得到较好的改善。