1、高超聲速推進(jìn)技術(shù)是國際前沿的研究熱點(diǎn)，其中雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展受到極大關(guān)注。隔離段作為雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，具有實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模態(tài)轉(zhuǎn)換、匹配燃燒室入口條件、防止發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)等作用，對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有關(guān)鍵性影響。
　　激波串結(jié)構(gòu)是隔離段內(nèi)部一種連續(xù)激波結(jié)構(gòu)與邊界層之間強(qiáng)烈的相互作用的流動(dòng)現(xiàn)象，具有明顯的三維性、非定常性。目前國內(nèi)外關(guān)于隔離段精細(xì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究極少，而其流動(dòng)機(jī)理的進(jìn)一步研究對傳統(tǒng)的測試技術(shù)又提出

2、了較大的挑戰(zhàn)。為此，本文設(shè)計(jì)了2座適合開展 NPLS（Nanoparticle-based Planar Laser Scattering）精細(xì)流動(dòng)測量的隔離段試驗(yàn)風(fēng)洞，采用NPLS、高頻壓力測量、高速紋影等試驗(yàn)技術(shù)，開展了隔離段的流場時(shí)空結(jié)構(gòu)特性、流動(dòng)控制、邊界條件對隔離段性能的影響、進(jìn)氣道-隔離段-點(diǎn)火區(qū)后臺(tái)階流場結(jié)構(gòu)等方面的試驗(yàn)研究。通過圖像技術(shù)、小波分解、POD（Proper Orthogonal Decomposition）分

3、解等方法，分析了激波串流場復(fù)雜的瞬態(tài)三維結(jié)構(gòu)、非定常性、壓力脈動(dòng)、激波串前緣檢測、流動(dòng)控制效果等方面的特性。
　　采用 NPLS技術(shù)獲得了隔離段激波串流場的瞬態(tài)結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明激波串結(jié)構(gòu)引起了隔離段壁面邊界層的多次分離、再附，并且在大寬/高比截面的隔離段中展向與流向的激波串結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的非同步性，其結(jié)構(gòu)的三維性非常突出。流動(dòng)結(jié)構(gòu)的非定常性研究表明，激波串結(jié)構(gòu)的相關(guān)性系數(shù)隨時(shí)間的變化滿足指數(shù)關(guān)系。當(dāng)時(shí)間間隔小于20μs時(shí)，激波串

4、主要是出現(xiàn)小尺度結(jié)構(gòu)變化；而當(dāng)時(shí)間間隔大于20μs時(shí)，激波串則開始出現(xiàn)大尺度變形、退化、消失和移動(dòng)?；?NPLS技術(shù)以及圖像處理能夠直觀地測量到激波串長度，與壓力測量對比表明兩種方法的結(jié)果較為符合。采用了功率譜分析、標(biāo)準(zhǔn)差、累和等多種方法探測激波串前緣位置，分析了激波串在形成以及向上游運(yùn)動(dòng)的過程中的壓力特征：在激波串形成之后，其前緣位置出現(xiàn)壓力脈動(dòng)的最大幅值；激波串前緣過后，脈動(dòng)有所降低，但壓力繼續(xù)維持升高趨勢；當(dāng)不啟動(dòng)發(fā)生時(shí)或激波串

5、退回下游之后，脈動(dòng)幅值又恢復(fù)到之前狀態(tài)。激波串的運(yùn)動(dòng)受下游的節(jié)流速度影響，但是反壓的變化相對而言是描述激波串運(yùn)動(dòng)規(guī)律的更好途徑。無量綱分析表明，反壓與激波串前緣位置之間呈拋物線關(guān)系。小波分解的結(jié)果顯示，根據(jù)不同頻率的壓力脈動(dòng)分量大小可以將激波串的運(yùn)動(dòng)分為3種亞狀態(tài)，包括以低頻壓力脈動(dòng)為主的激波串頭部到達(dá)、以高頻壓力脈動(dòng)為主、且向不啟動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過渡狀態(tài)以及兩者中間相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　對于流動(dòng)控制方面，在隔離段入口分別布置了流向D

6、elta渦流發(fā)生器和展向梯形渦流發(fā)生器陣列，其結(jié)果表明：在流向Delta渦流發(fā)生器作用下，激波串結(jié)構(gòu)受流向渦量作用時(shí)發(fā)生劇烈變形；而受展向梯形渦流發(fā)生器的影響，隔離段則產(chǎn)生相對較薄的邊界層以及一系列分叉正激波組成的激波串。在通流狀態(tài)下，無控制隔離段能夠獲得最大的壓力恢復(fù)；而當(dāng)隔離段工作于亞燃狀態(tài)時(shí)，受到高壓比的作用，梯形控制方法則能夠獲得更大的壓力恢復(fù)與推力；當(dāng)隔離段處于臨界狀態(tài)時(shí)，梯形渦流發(fā)生器控制可以得到更高的抗反壓能力。
　

7、　為了探索非對稱來流條件對隔離段流場的影響，開展了來流馬赫數(shù)Ma=3.0，3.4，3.8，4.2、入口頭罩攻角在0°~16°范圍的隔離段流場試驗(yàn)研究。結(jié)果表明頭罩攻角為0°～2°時(shí)，收縮比較大、易造成隔離段非正常啟動(dòng)，尤其是低馬赫數(shù)時(shí)。4°～12°時(shí)，各馬赫數(shù)都較容易啟動(dòng)。14°～16°時(shí)，在高馬赫數(shù)時(shí)表現(xiàn)較好。因此頭罩攻角在4°～12°范圍內(nèi)能夠?yàn)楦綦x段啟動(dòng)提供適度收縮的啟動(dòng)條件。隔離段出口的節(jié)流裝置可以模擬隔離段從通流狀態(tài)至隔離段堵

8、塞而不啟動(dòng)狀態(tài)。結(jié)果表明由于隔離段堵塞，出口反壓增大向上游傳遞，導(dǎo)致了嚴(yán)重的邊界層分離、強(qiáng)烈的激波邊界層相互作用以及滑移線上移等。壓力分布曲線顯示，8°頭罩攻角下的隔離段能夠提供最大抗反壓能力。在相同節(jié)流條件下隨著馬赫數(shù)的增加，隔離段的啟動(dòng)情況得到改善。
　　在高超聲速脈沖風(fēng)洞中開展了進(jìn)氣道-隔離段整體性能研究，結(jié)果表明：進(jìn)氣道前體壓縮面的前緣半徑增大，將導(dǎo)致前體壓縮面的壁面邊界層厚度增加、轉(zhuǎn)捩提前。而進(jìn)氣道整體攻角的增大，則主要