超声速总压管气动特性的数值研究.doc

超声速总压管气动特性的数值研究.doc超声速总压管气动特性的数值研究摘要:建立了一种总压管的计算模型,0度攻角时,在马赫为1・1〜4的超声速均匀来流条件下,计算值与理论值吻合得很好。在此基础上,模拟了两支总压管的角度特性,研究了来流马赫数及头部形状的影响,计算结果也与已有实验值吻合得较好。超声速来流条件下,该计算模型能够很好地捕捉总压管前的激波,刻画激波的强间断特性。关键词:超声速流场;总压管;角度特性;激波。刖B总压管是测量流场总压的有效工具之一。NACA在90年代中期就对总压的角度特性展开了大量研究[1][2][3],得到了不同头部几何形状及来流马赫数对总压管角度特性影响的一些规律。国内对总压管在超声速流场中的应用也进行了一些研究,文献[4]提出了一种超声速条件下利用不加修正总压探针测量值峰值连线近似总压分布测量值的上包络线法;文献[5]研究了总压管在超声速流场测量中的影响。但是,在国内关于总压管在超声速流场中的角度特性的相关文献还不多见。本文建立了一种总压管的计算模型,首先模拟了0度攻角时,某一总压管在不同马赫数的超声速均匀来流条件下的“测量”情况,计算结果与理论值吻合得很好。在此基础上模拟了两支总压管的角度特性,研究了不同來流马赫数及头部形状的影响,计算结果也与已有实验值[1]吻合得较好。超声速来流条件下,该计算模型能够很好地捕捉总压管前的激波,刻画激波的强间断特性。1、。A、B总压管均具有圆柱形外形和圆锥形内腔,外径D都为2mm,(d/),两者唯一的区别是锥形内腔的半锥角,A、B总压管锥形内腔的半锥角分别为15°和25°o图1总压管A和B的头部几何形状计算之前对总压管进行了模化,计算中去除了总压管支杆,保持总压管的头部几何不变,总压管长度取为管外径的5倍。总压管的测量原理就是将气流等爛滞止,并将滞止压力连接到传感器上而得到气流的总压,此处的做法是保留了一段引压通道并将通道的末端封死。2计算域的选取计算域的进口与探针前端距离为总压管外径的20倍,这是考虑到所计算的来流为超声速,扰动对上游的影响较小。计算域出口与总压管尾部的距离是在试算后认为不再有边条反射而确定的,最终计算域出口距总压管尾部的距离为40倍的管外径。考虑超音速风洞的堵塞比,同时考虑实际应用尺寸,计算域的外径定为总压管外径的75倍,图2为最终选取的计算域。图2计算域2、 计算网格采用激波捕捉和激波装配型两种不同类型的计算网格,如图3所示。激波装配型网格是在捕捉型网格计算结果的基础上建立起来的,具体为:根据激波捕捉模型网格的计算结果,初步判断激波的位置,并在捕捉模型网格的基础上进行局部加密得到。实践证明激波捕捉模型的网格能够更准确地反映激波形态,从而获得正确的计算流场[3]。为满足计算湍流模型SST的需要,网格在壁曲处都进行了加密,,Y-plus小于20。图4计算网格3、 边界条件设置进口:给定总温、总压和速度的大小与方向。出口:1)亚声速时,给定出口静压;2)超声速时,直接设为超音(不给边界条件)。计算域周向:给滑移壁面边条。总压管的壁面:给无滑移壁面边条。4、 ,、、、、.