二元引射喷管红外辐射特性的数值研讨.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：0803512 二元引射喷管红外辐射特性的 数值研究 林兰之 吉洪湖 李娜 刘常春 （南京航空航天大学能源与动力学院205 教研室 210016） 联系电话：0252205，Email: brucelin2003_3@ 摘要：本文用数值模拟的方法研究了二元引射喷管的红外辐射特性。排气系统的流场采用了 FLUENT商用软件计算，红外辐射特征采用了NUAA-IR软件[1]进行计算，首先分析了二元引射喷管 在 3 5μm 波段红外辐射强度后半球空间分布以及宽窄边探测面内不同方向角上的光谱辐射强 度。然后在相同的条件下将二元引射喷管与轴对称混合排气喷管和具有相同出口宽高比的二元喷 管进行了对比分析。结果表明：由于二元引射套管在探测面小方向角上的有限遮挡作用和大方向 角上的主喷流与引射气流之间的强化掺混使其具有比轴对称喷管和二元喷管较好的红外特性抑 制效果。 关键字： 二元引射 红外特性 红外隐身 1 引言 随着红外制导武器和机载红外有哪些信誉好的足球投注网站跟踪系统（IRST ）的发展，飞机受到的红外威胁 日趋严重，对红外隐身的要求也越来越高。飞机发动机的排气系统是飞机在3 5μm 波 段内的主要辐射源，其红外辐射包括了喷管内固体壁面及其内外燃气流的红外辐射[1-2] 。 为了抑制排气系统的红外辐射，采用二元喷管是一种有效地方法，并得到了广泛的应用。 同时引射技术利用了主喷管的高温燃气的引射抽吸，从发动机机舱或从外界大气经辅助 进气门抽吸冷空气，从而与燃气流相掺混，达到了冷却燃气流或喷管内固体壁面的目的， 进而能有效地抑制排气系统的红外辐射。因此本文在宽高比为 4.0 的二元喷管基础上进 一步分析二元和引射的红外特性综合抑制作用，以某涡扇发动机为研究对象，设计了相 同宽高比的二元引射喷管。本文的工作包括了流场计算和红外辐射特征计算两部分，其 中流场计算采用 FLUENT 软件，其主要目的是为红外辐射特征计算提供了排气系统的 温度场分布和 CO 、H O 等吸收-发射性介质的浓度分布。红外辐射特征计算采用了根 2 2 据离散传递法发展的程序计算，计算结果并未考虑大气的吸收散射作用。 2 流场计算 2.1 几何结构与计算网格 以涡扇发动机模型为基础设计的二元引射喷管包括了如下结构：中心锥、支板、内 涵壁面和外涵壁面以及引射套管壁面，且由于该喷管在结构上具有对称性，因此流场计 算中只选取四分之一模型进行计算，即如图 1 所示。引射面积比 Ae （引射出口A 与主 e 喷管出口面积比A ）取 1.17，间距比（L 与主喷管当量直径比D ）L p 取 0.35；引射 p p 气流通道按照等截面设计；喷管的进口截面包括内涵、外涵和引射进口；内外涵气流在 外涵后段混合后，与引射气流混合，通过共同的喷口排出。图 2 是二元引射喷管的流场 计算域示意图，该计算域为 1/4 圆柱体，直径是 5D，高 20D。 图1喷管模型结构示意图 图2 流场计算域 （a）宽边上流场计算网格 （b）窄边上流场计算网格 图3 喷管对称面上流场计算网格示意图