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波瓣混合器排气系统的混合气动性能研究 路玉霞， 黄勇，吴寿生 (北京航空航天大学，动力系) 麓叠，在常压、双涵条件下，研究波瓣混合罂外母线波瓣外壁尾部切角、外、内涵面积比以及波瓣混合嚣分别与圆 形和二元形收敛磺管缀合等因素对排气系统混合气动性姥的影响．研究表辨；在试验的外、癍通气流逮度比(约 0．3—2．5)范围内．波瓣外壁尾部切角有利于改善捏合气动性能。波瓣讣母线拐平结构的混合气动性能次于直斜式母 线结构．波瓣混台器与二元喷管组合的排气系统的压力均匀度高于与姻形喷管的组合．但其压力损失系数也增加。 关健词·波瓣混合器； 排气系统； 切角波瓣； 混合气动性能 1引言 波瓣结构作为一种高效率的强化混合结构，自六十年代末提出以来，在强化掺混、降低发动机 的噪声、降低耗油率和抑制发动机排气系统的红外辐射等方面得到了广泛的应用．并且开展了大量 的，包括从强化混合机理到工程设计f1]的研究与发展工作。在波瓣混合器设计研究方面，北航已做 了相当的研究工作【2H1，其中，设计波瓣的一个很重要的几何要素就是波瓣的外倾角，也就是穿透 角度。在不考虑粘性的理想情况下。波瓣穿透角度愈大，流向涡强度愈大91。但当外倾角大于22。 时，流体与管壁发生分离现象，使流向涡的强度降低燃。有研究者研究发现斜讶波瓣外壁尾部结构 (ScarfingLobe)能使流向涡的涡量比相同穿透角度的直斜波瓣增加25％～30％【10】。为此，本文从强 化掺混的角度研究外壁尾部斜切的波瓣混合器混合气动性能。同时为避免直斜波瓣使热气流直冲喷 管内壁面，本文还设计了外母线拐平的波瓣混合器。波瓣的外流面积与内流面积比对混合器的混合 性能也有重要影响，而二元喷管因其特殊的型面结构。比圆喷管更能加强出射气流与周围冷空气的 掺混…】。本文将介绍我们在波瓣混合器的波瓣外母线形状、外波瓣尾部斜切、波瓣外、内涵面积比 以及波瓣混合器与不同排气喷管组合等几何因素的变化对排气系统的混合气动性能的影响方面取得 的进展。 2试验装置和试验安排 试验采用的常压双涵试验台及测试系统见参考资料‘”1。试验件为五个12波瓣混合器，即：外 母线为直斜式的波瓣混合器O(图1)，外母线为拐平式、外内涵面积比分别为I和o．69的波瓣混合 喷管，邸：出口直径为中76．8mm的涩形收敛喷管YP：宽高眈为6：I的二元收敛唼管RP，详细情 况见表1。 试验条件：常压供气，外、内涵速度比变化范围为0．3．2．5。 119 ，刀‘ 表1 各试验件的有关几何参数 代号 名称 内倾角 外倾角 面积比 备注 O 直斜式波瓣混合器 20．7‘ 10．O。 I ^l 拐平式波瓣混合器I 20．7。 16．7。 1 A2 拐平式波瓣混合器2 20．7‘ 16．7。 0．69 B1 斜切拐平式波瓣混合器l 20．7‘ 20．6‘ 1 斜切45．9‘切入深度16m B2 斜切拐平式波瓣混合器2 20．7。 20．6。 l 斜切27．3‘切入深度8m YP 圆形收敛喷管 出口直径中76．8m RP 二元收敛喷管 出口矩形168m．28m．宽高比6：l 图l直斜式波瓣混合器0 外倾角 136 16 ^l A2 图2外母线拐平式波瓣混合器 8 13．6 16