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申请/专利权人：中国人民解放军空军工程大学

摘要：本发明提供了一种旋转爆震发动机隔离段设计方法，涉及喷气推进装置技术领域，根据进气道喉道气流参数确定隔离段入口气流参数，采用爆震理论模型计算爆震波传播参数，并计算燃气比热比和燃烧室平均压力，设定隔离段中线长度初值，确定隔离段中线参数分布，求解隔离段外环壁面、内环壁面以及边界层动量损失厚度，进而迭代求解得到隔离段中线理论长度，实现了隔离段的合理化设计，可以确保激波串不被推出隔离段、激波串头部位于隔离段入口附近，进而保证进气道正常工作，可使旋转爆震发动机整机推力性能达到最优。还可以避免冷流状态下隔离段强激波的出现，减小了隔离段的冷流损失，提高了发动机性能。

主权项：1.一种旋转爆震发动机隔离段设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据进气道喉道气流参数，确定隔离段入口气流参数；采用爆震理论模型，计算爆震波传播参数，并计算燃气比热比和燃烧室平均压力；设定隔离段中线长度初值；确定隔离段中线参数分布，采用特征线方法求解隔离段外环壁面和内环壁面，并求解外环壁面和内环壁面的边界层动量损失厚度；迭代求解得到隔离段中线理论长度；所述根据进气道喉道气流参数，确定隔离段入口气流参数的步骤包括：根据公式，计算隔离段总压；根据公式，计算隔离段总温；根据公式，计算隔离段滞止密度；其中，为隔离段入口的马赫数，为隔离段入口的静压，为隔离段入口的静温，为空气的比热比，为空气的气体常数；所述根据进气道喉道气流参数，确定隔离段入口气流参数的步骤还包括：根据公式，计算隔离段入口气流的声速；根据公式，计算隔离段入口气流的马赫角；根据公式，计算隔离段入口气流的速度；根据公式，计算隔离段入口气流的轴向速度；根据公式，计算隔离段入口气流的径向速度；其中，为隔离段入口气流的流动方向角，；所述采用爆震理论模型，计算爆震波传播参数，并计算燃气比热比和燃烧室平均压力的步骤包括：根据公式，计算爆震波的传播马赫数，其中，为燃烧室新鲜混合气的比热比，为无量纲吸热量，，为单位质量混合气的燃烧吸热量，为燃烧室新鲜混合气的静温，为定压比热；根据公式，计算旋转爆震波的传播速度，为燃烧室新鲜混合气的气体常数；给定爆震波后燃气的比热比初值，根据公式，计算爆震波前后气流的平均比热比；根据公式，计算旋转爆震波后燃气温度；根据公式，计算组分在燃气中的质量占比，其中，和为组分序号，取值为1～5的自然数，，为组分的质量流量，为氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和煤油蒸气五种组分的质量流量之和；根据公式，计算燃气的质量平均气体常数，为组分的气体常数；根据公式，计算燃气质量平均的定压比热，其中，，为组分的定压比热，i为1～5的自然数，、、、和皆为系数；根据公式，计算燃气比热比，其中，，为平均定容比热；根据公式，计算燃烧室平均压力，为进入燃烧室新鲜混合气的流量，为燃烧室的横截面积；根据公式，计算燃气比热比的收敛残差；若，则将赋值于；若，则结束对燃气比热比的迭代计算；所述旋转爆震发动机隔离段设计方法包括：设定隔离段轴向半剖视图入口端线段ce为竖直线，隔离段中线ab为自入口端指向出口端的水平直线，隔离段中线ab上的气流流动角为0；所述设定隔离段中线长度初值的步骤包括：设定隔离段中线ab的长度初值，其中，为隔离段的水力直径；所述确定隔离段中线参数分布的步骤包括：根据公式，计算隔离段出口静温；根据公式，计算隔离段出口静压；其中，为根据燃烧室进气要求设定的隔离段出口马赫数，为隔离段总温，为隔离段总压；给定隔离段中线沿程压力，为隔离段入口的静压，为隔离段中线的轴向坐标，为a点与线段ce的距离；根据公式，计算隔离段中线沿程马赫数，其中，为空气的比热比，为隔离段总压；根据公式，计算隔离段中线沿程静温，为隔离段总温；根据公式，计算隔离段中线沿程马赫角；根据公式，计算隔离段中线沿程声速，为空气的气体常数；根据公式，计算隔离段中线沿程速度，为隔离段入口的马赫数；根据公式，计算隔离段中线轴向速度；所述采用特征线方法求解隔离段外环壁面和内环壁面，并求解外环壁面和内环壁面的边界层动量损失厚度的步骤包括：由边界线ac和中心线ab，求解特征线方程和相容性方程，以确定隔离段外环壁面曲线cd；由边界线ae和中心线ab，求解特征线方程和相容性方程，以确定隔离段内环壁面曲线ef；其中，为横向坐标，为径向坐标，为轴向速度，为径向速度，为流动方向角，为马赫数角，为当地声速，符号±在取+时则方程中符号±皆为+，符号±在取-时则方程中符号±皆为-；根据公式，计算外环壁面气流的速度，为外环壁面气流的轴向速度，为外环壁面气流的径向速度；根据公式，计算外环壁面气流的马赫数，为声速；根据公式，计算外环壁面气流的静温，为空气的比热比，为隔离段总温；根据公式，计算外环壁面气流的密度，为隔离段滞止密度；根据公式，计算外环壁面气流的流动角；根据公式，计算粘性系数，K，为一个大气压下时气体的动力学粘性系数，为常数；根据公式，计算参考温度，为绝热壁温，，为普朗特数，为当地温度；根据公式，计算可压缩流的摩擦系数，为不可压缩流的摩擦系数，，为参考温度下的动力粘性系数，为雷诺数，，为外环壁面曲线cd上的轴向坐标；根据公式，计算形状因子；求解常微分方程，得到外环壁面出口处的边界层动量损失厚度，为外环壁面曲线cd上的径向坐标；所述迭代求解得到隔离段中线理论长度的步骤包括：根据公式，计算隔离段中线长度迭代值，其中，，为内环壁面出口处的动量损失厚度，为隔离段入口的马赫数，为基于动量损失厚度的雷诺数，为隔离段的水力直径，为燃烧室平均压力，为隔离段入口的静压；将赋值于，重新确定隔离段中线参数分布，采用特征线方法求解隔离段外环壁面和内环壁面，求解外环壁面和内环壁面的边界层动量损失厚度，并计算隔离段中线长度迭代值，直至，。

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