[发明专利]山脊型扫掠涡流发生器及生成方法

权利要求书

1.山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是在平面或曲面上生成山脊型结构，山脊型结构又由偏转线与横截面轮廓组合而成；其中偏转线角度确定流线在各流向位置的偏转角，横截面由三段构成：ab段在迎风侧，由求解数学方程生成，为一段光滑的曲线，能保证来流阻力较小；bc段为圆弧，连接ab段与cd段；cd段在背风侧，为一垂线或曲线；依靠此山脊型扫掠涡流发生器，将上游来流近壁的低机械能流体层偏转至侧向、从而为下游要求高流场品质的部件，提供优质气流，同时还能避免造成流动损失或气流阻力；

山脊型扫掠涡流发生器的生成方法具体包括如下步骤：

（1）依靠迎风侧与背风侧产生的压差形成涡流，将低能流排移，提高进气道入口气流的品质，在平面上确定偏转线，偏转线是沿中心界面对称的两条线，具有相同的长度；

（2）在与上游来流经过的平板垂直的平面上定义山脊脊顶轮廓曲线，偏转线包含在山脊形结构中；

（3）设计二维山脊横截面，该横截面边缘包括高压区、低压区及之间的压差表面；

（4）基于基准点，把设计的山脊横截面沿着偏转线缩放成不同大小的横截面，基准点为横截面与偏转线的交点；

（5）定义两条偏转线之间的中心面，该中心面的横截形状为一段圆弧；

（6）把各部分结构进行有机组合，形成三维表面，即为山脊形结构。

2.根据权利要求1所述的山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是所述的山脊脊顶轮廓曲线的生成方法包括：

1）根据边界层厚度估算山脊形状曲线的最大高度；依据所需涡的能量，这个最大高度为边界层厚度的2.5~5倍；

2）为定义山脊横截面轮廓形状曲线函数，定义三维坐标系，偏转线与上游来流经过的平板相交的点为原点，其中x方向沿偏转线，y方向垂直于山脊结构所在面；

3）定义山脊形轮廓曲线，通过起始点与最大高度约束山脊形状曲线，该山脊形状曲线通过在xz平面上的二元二次曲线或三角方程得到。

3.根据权利要求书1的山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是所述的山脊形横截面的设计方法包括：

①确定横截面数量，横截面与偏转线相垂直；

②由山脊形高度的变化计算比例因子；

③在每个截面上，以偏转线为法向，设置一个二维坐标系，x、y方向与偏转线垂直，并且x轴与平板平行；

④考虑山脊高度和偏转线上的基准点，创建起始横截面的轮廓曲线，在尖端bc部分用一段圆弧设计，圆弧的圆心与偏转线的垂直距离为起始部分脊型的最大高度；

⑤在偏转线起始点与尖部轮廓之间的连线是一段三角函数曲线，形成压缩部分，该三角函数曲线与顶部的圆弧相切，另一条曲线形成低压段。

4.根据权利要求1所述的山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是所述的山脊形的曲面位置的布置方法包括：

①确定需排移涡的宽度与位置；

②在安置山脊形结构处，计算边界层湍流形式与厚度；

③通过脊形位置预定义偏转角度，基于当地流线的偏转角，定义偏转角度，机身上的偏转角线通过偏转线投影创建；

④在横截面上定义脊形所在平面，该脊形所在平面与偏转线垂直；

⑤定义两条山脊之间的中部表面：该面基于机身与进气道的最大高度，由圆弧或多段曲线生成；

⑥缩放横截面形成三维山脊结构。

5.根据权利要求1的所述的山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是所述的进气道进口与山脊形表面的整合方法包括：

①定义进气道入口所需的扫涡宽度；

②根据权利要求1，设计脊形结构；

③在进气道入口前设计中心面形状，该中心面根据进气道进口形状设计；

④在机身表面，基于进气道结构，设计SVG结构，无分离的山脊结构，光滑的表面流动轮廓，表面流动轮廓能容易的通过样条曲线设计。

6.根据权利要求5的所述的山脊型扫掠涡流发生器的生成方法，其特征是所述的SVG结构应用于无隔道进气道中，可有效的排移低能流，提高进气道的性能；在无隔道进气道中，SVG结构安装在进口前的鼓包上，产生湍流漩涡，将流向进口的低能卷吸，排移到进口两侧，提高进气道进口气流品质，从而提高进气道性能；对于大马赫数范围内，基于SVG结构的无隔道进气道都有优异的性能。