能够复现畸变来流的超燃冲压发动机燃烧室直连试验台的设计方法研究与验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11672346
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    82.0万
  • 负责人：
    徐惊雷
  • 依托单位：
    南京航空航天大学
  • 学科分类：
    A0903.空气动力学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A direct-connected wind tunnel with high qualities of good experiment ability, relative low cost and high precision, is very important in the research of flow Mechanics and engineering development of Supersonic Combustion Ramjet (SCRAMJET) engine. The complex, distorted inlet flow field of combustor, which is mainly dominated by the Shock Wave/Boundary Layer Interaction (SWBLI) from the upstream, can hardly be reproduced by the conventional direct-connected wind tunnel. Therefore, the real flow characteristics of a SCRAMJET cannot be modeled exactly. Moreover, it is usually very difficult to start. In this project, the main characteristics, rules and major effects of the distorted flowfield of the different components of the SCRAMJET will be studied via theoretical analysis, numerical simulation and wind tunnel experiment. We hope to find the design method of a new direct-connected wind tunnel, which can exactly reproduce the real distribution of flow characteristics and structure of the SCRAMJET combustor’s inlet under the free jet or flight condition. It can combine the advantages of the direct-connected and free jet experiments, and don’t worry about the unstart of the wind tunnel. By the research, we hope to provide a better experimental setup and conditions for the ground test of SCRAMJET engine.
能够兼顾实验能力、成本和精度的高品质发动机直连实验台，在超燃冲压发动机的流动机理研究和工程研制中具有重要地位。传统的直连试验台难以复现其燃烧室进口由上游激波附面层干扰所主导的复杂畸变流场，从而无法精确模拟燃烧室内的真实流动特性，并且通常存在风洞难以启动的问题。本项目拟将采用理论分析、数值模拟和风洞实验等手段，研究超燃冲压发动机各部件所产生流场畸变的主要特征、规律以及影响因素，掌握能够精确模拟真实情况下超燃冲压发动机燃烧室进口参数分布和流场结构特征，同时不存在启动问题的直连实验台的设计方法，从而获得一种综合了直连试验和自由射流试验优点的、可以复现燃烧室实际进口流场结构和特征参数分布的超燃冲压发动机燃烧室直连试验台的设计技术。为超燃冲压发动机的地面实验研究提供更好的实验设备和条件。

结项摘要

本项目以高超声速飞行器动力系统试验模拟方法研究为背景，发展了基于逆特征线的、畸变发生器的型线反设计方法，研制成功了能够准确复现自由射流实验中超燃冲压发动机内流道畸变流场的新型地面直连设备，并且对其开展了深入细致的研究。.项目工作分为三部分：（1）开展了流动机理研究。分析了超燃冲压发动机内流通道中流场畸变机理及变化规律，总结得到典型参数分布规律，并针对典型畸变流场，提出了基于逆特征线、在给定约束的情况下，新型直连设备的反设计方法。（2）开展了新型直连设备畸变模拟器设计方法的优化及程序实现工作。通过理论分析、数值计算等方法，对程序进行了多次优化与完善，进一步提升了新型直连设备复现模拟的准确性和工程实用性。（3）开展了试验校核工作。以超燃冲压发动机进气道下游典型畸变流场为模拟目标，设计、搭建了新型直连设备畸变模拟器试验台，综合高频响压力扫描阀、高速纹影、BOS、PIV等方法，获得了清晰直观的流动图谱与流场参数，建立了流场全域瞬时、时均、高精度的定量试验数据，验证了设计方法的准确性和可靠性。特别地，通过PIV实验获得了极为丰富的流场信息，其测量结果与数值计算结果吻合良好，主流区误差在1%左右。并且在主流速度达到500m/s~520m/s的情况下，捕捉到了垂直主流方向上5m/s~35m/s的速度变化。同时，尽管非定常测量获得的速度场存在较小的差异，但通过收敛性测试可知，时均速度场单点处的脉动速度比当地速度值小2~3个量级，充分说明了试验结果的精度。通过多种试验、数值结果的交叉对比可知，新型畸变模拟器不仅能够在直连实验台上准确复现自由射流实验中的燃烧室进口流场结构和特征，而且大大降低了试验周期与成本，为后续超燃冲压发动机的相关研究打下了良好的基础，并且该方法已成功拓展应用于超燃冲压发动机进排气系统的一体化反设计中。..关键词: 高超声速；PIV；超燃冲压发动机（SCRAMJET）；进气系统；排气系统

项目成果

期刊论文数量（29）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Numerical investigation of improving the performance of a single expansion ramp nozzle at off-design conditions by secondary injection
通过二次喷射提高非设计条件下单膨胀坡道喷嘴性能的数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.actaastro.2017.01.013
  • 发表时间：
    2017-04
  • 期刊：
    Acta Astronautica
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Lv Zheng;Xu Jinglei;Mo Jianwei
  • 通讯作者：
    Mo Jianwei
Experimental and numerical investigations of a scramjet nozzle at various operations
超燃冲压发动机喷嘴在各种操作中的实验和数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2019.105536
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Lv Zheng;Xu Jinglei;Yu Kaikai;Song Guangtao
  • 通讯作者：
    Song Guangtao
Inverse design methodology on a single expansion ramp nozzle for scramjets
超燃冲压发动机单膨胀坡道喷嘴的逆向设计方法
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2019.05.054
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Yu Kaikai;Xu Jinglei;Lv Zheng;Song Guangtao
  • 通讯作者：
    Song Guangtao
Suppression and utilisation of aeroelastic behaviour in turbine-based combined cycle inlet
涡轮联合循环进气道气动弹性行为的抑制与利用
  • DOI：
    10.1016/j.jfluidstructs.2020.102983
  • 发表时间：
    2020-05
  • 期刊：
    Journal of Fluids and Structures
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Qin Qihao;Xu Jinglei;Chen Kuangshi
  • 通讯作者：
    Chen Kuangshi
Reduction of Aeroheating and Drag Using Lateral/Oblique/Opposing Jet on Aerodome
在机场使用横向/倾斜/反向射流减少空气热和阻力
  • DOI：
    10.2514/1.a34041
  • 发表时间：
    2018-01
  • 期刊：
    Journal of Spacecraft and Rockets
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Qin Qihao;Xu Jinglei;Guo Shuai
  • 通讯作者：
    Guo Shuai

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    徐惊雷
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模拟Scramjet隔离段实际入口的直连试验设备设计试验验证
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  • 作者：
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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