高超聲速低噪聲風(fēng)洞技術(shù)及相關(guān)試驗研究.pdf

1、近年來，風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性成為了制約新型高超聲速飛行器進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。常規(guī)風(fēng)洞中的來流湍流度往往比飛行器在真實高空環(huán)境中的來流湍流度大一到兩個數(shù)量級，在常規(guī)風(fēng)洞中開展的試驗，尤其是邊界層轉(zhuǎn)捩等流動機(jī)理試驗會因此受到巨大的影響，難以得到準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。因而研究能夠提供低湍流度均勻來流的高超聲速低噪聲風(fēng)洞成為了未來空氣動力試驗技術(shù)研究領(lǐng)域的重要方向。
　　本文首先對低噪聲風(fēng)洞中所采用的降噪技術(shù)進(jìn)行了深入研究。低噪聲風(fēng)洞穩(wěn)定段通

2、過合理配置整流減湍組件，為下游噴管提供均勻氣流。噴管型面采用基于Bézier曲線的新型短化噴管技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，對于Φ300mm低噪聲風(fēng)洞，在噴管喉道附近添加抽吸裝置對上游發(fā)展而來的邊界層進(jìn)行抽吸，使噴管內(nèi)邊界層流動保持為層流狀態(tài)，從而降低邊界層對風(fēng)洞中氣流的噪聲干擾。
　　其次，在本文中開展了低噪聲風(fēng)洞的調(diào)試與流場校測試驗。通過試驗獲得了風(fēng)洞高壓氣源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、閥門管路系統(tǒng)等風(fēng)洞分系統(tǒng)的性能參數(shù)，為進(jìn)一步的試驗工作奠定

3、基礎(chǔ)。主要針對高超聲速方形低噪聲風(fēng)洞在馬赫數(shù)6的運行條件下開展流場校測工作，對不同的風(fēng)洞運行工況下的流場分別進(jìn)行校測，結(jié)果表明隨著實驗總壓的變大，其馬赫數(shù)整體出現(xiàn)稍微的增加。根據(jù)流場的馬赫數(shù)分布情況可以看出所有工況下流場品質(zhì)都達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，部分達(dá)到先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。并且隨著總壓的提高，流場品質(zhì)逐漸提高。在方形低噪聲風(fēng)洞中利用高頻傳感器進(jìn)行了湍流度測量，通過試驗得到的壓力脈動數(shù)據(jù)可以看出，方形風(fēng)洞整體噪聲水平在千分之五左右，來流壓力脈動較低。同時

4、通過調(diào)整穩(wěn)定段整流裝置，風(fēng)洞來流噪聲進(jìn)一步降低到千分之三。總體而言，低噪聲風(fēng)洞的來流湍流度低，壓力脈動小，達(dá)到了低噪聲風(fēng)洞的設(shè)計要求。
　　本文最后基于NPLS流動顯示技術(shù)開展了超聲速二維臺階繞流流場結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)臺階形狀因子較小時，臺階幾乎淹沒在流場邊界層之中，流動沒有產(chǎn)生分離，邊界層一直保持為層流。隨著臺階形狀因子的增大，臺階高度的增加，在臺階前方流場中會出現(xiàn)邊界層厚度的突然加速增長的區(qū)域，并由此導(dǎo)致了誘導(dǎo)激波的