2元超声速混压式进气道的设计及进-发匹配分析

2元超声速混压式进气道的设计及进-发匹配分析

余天宁，吴

虎

（西北工业大学动力与能源学院,西安710114）

摘要：为了更好解决航空发动机进气道的设计和匹配问题，应用多目标遗传算法进行2元超声速混压式进气道的优化设计。以流场数值计算结果为基础，分析了该进气道在不同来流马赫数、背压条件下的工作状态和流场特性，并得出该不可调2元超声速混压式进气道在不同来流马赫数下对流量系数渍的特性曲线图，将其特性数据导入某型涡轮喷气发动机的总体计算程序中，完成了进-发匹配分析，同时给出了进-发匹配规律。结果表明：不可调2元超声速混压式进气道在设计点具有较好的匹配性能，但具有良好匹配特性的工作范围有限。

关键词：超声速进气道；优化设计；进-发匹配；数值模拟：航空发动机中图分类号：V228.7

文献标识码：A

doi ：10.13477/ki.aeroengine.2016.03.009

Design for Two-Dimensional Supersonic Mixed Compression Inlet and Analysis of Inlet-Engine Matching

YU Tian-ning ,WU Hu

(School of Power and Energy ,Northwestern Polytechnical University ,Xi'an 710114,China )

Abstract:In order to preferably solve problems of the design and matching of inlet,the multi-target Genetic Algorithm (GA)was used to optimize the design of two-dimensional supersonic mixed compression inlet.Based on the result of numerical simulation,the working status and flow field characteristics of the inlet under different Mach number and back pressure conditions were analyzed.A characteristic curve graph about 渍(discharge coefficient)of the nonadjustable two -dimensional supersonic mixed compression inlet was drawn,and

characteristic data of the inlet was imported into a calculating program of a turbojet engine.The inlet-engine matching was analyzed and the law of inlet-engine compatibility was given.The results show that the nonadjustable inlet takes good matching performance at the design point while the working range is limited.

Key words:supersonic inlet ;optimization design ;inlet-engine matching ;numerical simulation ;aeroengine

航空发动机

Aeroengine

收稿日期：2015-12-14

作者简介：余天宁（1992），男，在读硕士研究生，研究方向为航空流体机械设计及流场数值模拟；E-mail ：yutianning@ 。引用格式：

第42卷第3期Vol.42No.3Jun.2016

0引言

飞行来流马赫数Ma 0>2.0的超声速飞行器一般采用混压式进气道的设计[1]，

以获得较满意的综合性能。应用多目标遗传算法对2元超声速混压式进气道进行优化设计，所选定的优化目标是使进气道在设计马赫数Ma d 下能获得较高的总压恢复系数和较低的阻力系数，同时还要保证在非设计状态的低Ma 0条件下，在进气道内部的斜板处不会发生脱体激波的现象[2]

。目前，进气道设计研究主要建立在空气动力

学、计算流体力学和风洞试验的基础上。随着计算流体力学（CFD ）的不断发展，以及计算机性能的逐步增

强，通过流场数值模拟计算得到的结果准确性不断提高，更多地被应用到进气道设计及性能评估中。采用计算流体力学的方法得出超声速进气道的性能数据，建立合理的数学模型，从而可以进一步从理论上研究进-发匹配及其调节规律问题，是分析研究超声速进气道与航空发动机匹配的未来发展方向[3]。

本文应用多目标遗传算法完成了进气道的优化设计工作；并以流场数值计算结果为基础，分析了该进气道在不同条件下的工作状态和流场特性。

1进气道设计模型

本文中的不可调2元超声速混压式进气道采用