(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211007182.6 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 李映坤　刘为佳　武炎　陈雄　 薛海峰　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 张祥 (51)Int.Cl. F02C 7/057(2006.01) B64D 33/02(2006.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控 制装置和设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于壁板气弹效应的进 气道隔离段流动控制装置和设计方法。 首先根据 压力振荡频率和振幅确定弹性壁板材料的选型； 根据隔离段内激波串长度和形态确定弹性壁板 的几何尺 寸； 根据激波串的第一道激波结构位置 确定弹性壁板的安装初始位置。 隔离段出口压力 变化使得激波串产生前后往复运动， 导致隔离段 内弹性壁板表 面出现瞬时压力高于、 等于或低于 密封腔压力的区域， 压力驱动弹性壁板产生变形 和振荡， 使得激波串振荡能量通过 弹性壁板转化 为位移势能和动能， 从而实现对激波串振荡的抑 制， 达到提高隔离段抗反压能力。 本发明能够实 现对激波串运动不稳定 现象的抑制， 能提高隔离 段抗反压能力， 拓展高超声速进气道的工作裕 度。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115387908 A 2022.11.25 CN 115387908 A 1.一种基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置， 其特征在于， 包括隔离段主 体(14)和弹性壁板(10)， 所述隔离段主体(14)上设置有凹腔结构， 所述凹腔结构和弹性壁 板(10)形成一密封腔(7)， 所述 弹性壁板(10)安装于整流罩(13)与凹腔结构之间， 所述密封 腔(7)外部设置有用于调节密封腔(7)内压力的高压气源(5)， 所述高压气源(5)与密封腔 (7)之间设置有控制充放气的阀门(6)。 2.根据权利要求1所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置， 其特征在 于， 所述弹性壁板(10)四周设置有凸台和通孔， 内表 面中心区域为凹腔， 弹性壁板(10)中心 区域厚度小于四周凸台， 所述凹腔结构周围设置有螺纹孔， 通过螺钉(9)穿过弹性壁板(10) 的通孔和凹腔结构周围螺纹孔实现弹性 壁板(10)与隔离段主体(14)的连接 。 3.根据权利要求2所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置， 其特征在 于， 所述凹腔结构四周与弹性 壁板(10)凸台之间设有密封条(8)。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置， 其特征在于， 当所述隔离段没有工作时， 所述弹性壁板(10)的上表面与所述隔离段的下壁 面平齐。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的基于壁板气 弹效应的进气道隔离段流动控制装置的 设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 根据隔离段激波串振荡时流场出口压力振荡频率和振幅确定弹性壁板的材料 选型； 步骤2： 根据隔离段内激波串长度、 非对称度确定弹性壁板(10)的几何尺 寸； 步骤3： 根 据激波串第一道激波初始位置确定弹性 壁板(10)的安装初始位置 。 6.根据权利要求5所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置的设计方 法， 其特征在于： 所述步骤1具体为： 采用基于ALE(ArbitraryLagrangian  Eulerian)方法的 可压缩非定常雷诺平均Navier ‑Stokes方程描述隔离段内流场， 湍流模 型采用k‑ωSST湍流 模型， 基于结构网格有限体积法， 结合三阶MUSCL(Monotoneupstreamcenteredschemesfor conservationlaws)重构格式、 AUSMPW+(Advectionupstreamsplittingmethodbypressure ‑ basedweightfunctions)格式和LU ‑SGS(Loweruppersymmetricguassseidel)时间离散 方法 进行数值计算， 获取动态背压下隔离段内激波串振荡过程中的流场压力振荡频f及振 幅Δ P， 通过弹性壁板运动微分方程的计算结果， 选取在 振荡频率f、 振幅为ΔP的压力驱动下， 能 够实现弹性 壁板变形的材 料， 所述材 料包括不锈钢、 铝合金、 钛 合金、 C/C复合材料。 7.根据权利要求6所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置的设计方 法， 其特征在于： 所述步骤1中弹性壁板(10)运动微分方程考虑几何非线性 问题， 弹性壁板 (10)四周为固支边界， 采用有限元 方法对弹性 壁板(10)运动方程进行求 解。 8.根据权利要求7所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置的设计方 法， 其特征在于： 所述步骤2具体为： 基于数值仿 真所得到动态背压下激波串的运动特征， 根 据隔离段内激波串长度以及形态 来确定弹性壁板(10)的几何尺 寸， 使得激波串在运动过程 中均在弹性 壁板(10)长度范围内。 9.根据权利要求8所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置的设计方 法， 其特征在于： 所述步骤3中激波串初始 位置为： 设置壁面压力比阈值α， 当壁面压力值P与 来流静压Pin的比值达到设定阈值， 即P/Pin＝α， 该位置定义为激波串前缘位置并代表激波 串第一道激波的位置， 所述安装初始位置为相同来流条件下刚性隔离段稳态解下的激波串权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115387908 A 2第一道激波的位置 。 10.根据权利要求9所述的基于壁板气弹效应的进气道隔离段流动控制装置的设计方 法， 其特征在于： α ＝2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115387908 A 3