采用基于雷诺时均方程的数值模拟方法,对一种Ma=4级的轴对称超声速变几何进气道气动方案设计及其性能分析开展了研究。首先,基于总体设计约束,构建了进气道3种外压缩气动方案、5种内压缩设计方案、多种不同的扩压器设计方案,对其不同来流马赫数下的气动性能进行了数值模拟对比分析,给出了典型几何设计参数对该类超声速轴对称进气道气动性能的影响规律;据此,获得了一种三级锥外压缩、扩压段面积与中心线变化规律前后缓急相当的唇罩可动式轴对称超声速可调进气道气动设计方案及其几何调节规律。其次,对所设计的可调进气道开展了气动性能分析研究,数值模拟的结果显示在不同的马赫数状态下,该可调进气道的捕获流量满足预期设计需求,Ma=2和Ma=4时,进气道出口的总压恢复系数分别为0.82和0.45。

介绍一种新型的，具有最小喉道面积的三维高超声速进气道（称之为收敛形进气道）的数值和实验研究结果。表明使用这种形式的进气道，在整个行速度范围内可以降低阻力和高超声速发动机表面的热防护要求，通过降低外压缩表面的倾斜度和减少进气道及燃烧室壁的面积就可以做到这一点，在采用低维次流动的气动力设计方法的基础上设计成这种形式的进气道。计算是在无粘气体模型构架内用有限体积法进行的。同时用边界层方程计算出计及粘性的气流特性和进气道特性，数值算法是通过收敛形进气道的有限宽楔形外压缩表面的计算和实验数据来验证的。进行实验研究的马赫数M＝2－10．7，基于模型进气道高度的雷诺数Re=(1-5)×10^6，数值计算与实验结果一致性很好，这些结果也和通常 的二维进气道的数据作了比较。