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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 埋入式进气道流场的雷诺应力测量和频谱分析 
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年08月02日16:40:27 星期三), 站内信件

杨爱玲　郭荣伟
　　摘要　本文给出了埋入式进气道内湍流流场的雷诺应力测量和频谱分析结果。在研
究中利用“X”双斜丝探头测量了低速下埋入式进气道出口截面上六个雷诺应力分量沿径
向和周向的分布,继而把两个单丝热线探头分别置于进气道的进、出口，通过CF-920频谱
仪分析两个动态信号的自功率谱和互相关性质。结果表明埋入式进气道出口近壁区气流
的雷诺应力呈明显的各向异性，其上游的气流脉动是按气流平均速度向下游传输的。
0　引　言
　　现代飞行器的发展方向主要有两个：一是要求具有更高的战术技术性能，即高速性
、高机动性和低空突防能力等；二是要求提高飞行器在战场上的自身生存能力，即隐身
能力。正是因为埋入式进气道能有效地减少雷达散射面积，具有优越的隐身性能而备受
设计师们的重视。
　　有关资料表明国外对该类进气道的研究起步较早，并开始投入实际使用，美国ACM巡
航导弹就是采用的埋入式进气道［1］。而国内关于埋入式进气道的设计、气动性能研究
才刚刚起步。文献［2］设计了一个二元埋入式进气道，但该进气道的总压恢复很低，且
不能满足发动机的流量要求。我们还利用气动S弯概念设计了一个埋入式进气道，并在高
、低速下对该进气道出口的稳态流场品质进行了实验研究，取得了可喜的结果。然而，
从进发匹配角度看，对进气道来说仅仅稳态性能指标满足发动机要求是不够的，进气道
流场的动态品质好坏对发动机是否能正常工作同样有很大影响，显然，开展这方面的工
作是非常必要的。
　　此外，随着计算机技术的飞速发展，数值模拟作为流场研究的手段得到了很大的发
展和日益广泛的应用。但由于目前对三维流场湍流结构及其物理本质了解不够，还不能
用统一的数学模型来描述湍流能量的产生、耗散过程。为了封闭雷诺应力方程，不得不
用源于实验的经验湍流模型计算雷诺应力。因此，为了检验湍流模型的有效性和流场数
值分析的准确性，本研究还对该进气道气流的雷诺应力分布进行了测量。
　　研究表明，尽管这类埋入式进气道出口核心流区的雷诺应力仍然是各向同性，但在
r／R＞0．6，速度梯度较大的靠边壁区其正雷诺应力和剪切雷诺应力分布已呈现明显的
各向异性。此外，研究还表明这类进气道只要设计得当，无明显的分离存在，其进、出
口的速度脉动功率频谱都为宽频带随机信号，无太大的能量集中。
综上所述，本文通过对埋入式进气道的雷诺应力测量和进、出口流场的频谱分析，得到
了以下结论
　　（1）　进气道出口截面上r／R＜0．60的范围内流场各点常数基本成立，气流是各
向同性的；当r／R＞0．60时由于速度梯度增大导致雷诺应力急剧增大，且在流场中的分
布开始变得不均匀，进气道出口小曲率半径侧雷诺应力最大，同时已不成立，气流呈现
明显的各向异性。
（部分删除)
　　（2）　对本文研究的短扩压、高偏距埋入式进气道，其出口流场不仅稳态畸变大，
而且湍流度也高，特别是近壁区高达0．08以上，这给进气道／发动机匹配带来困难。
　　（3）　无论进气道的进口还是出口，气流的功率频谱密度无太大的能量集中，属于
宽频带信号，说明按气动S弯概念设计的这种埋入式进气道中没有发生明显的气流分离，
进、出口气流相关分析表明上游的气流脉动是按气流平均速度向下游传输的。
作者单位：杨爱玲　郭荣伟（南京航空航天大学，　南京　210016）
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