● 摘要
波瓣混合器具有减小噪声，增加推力，减少燃油，抑制红外辐射等作用，因此在航空工业上有着广泛的应用。本文以某发动机波瓣混合器为研究对象，使用CFD数值模拟技术对波瓣混合几何参数对其气动性能的影响进行了详细的研究，并基于Kriging代理模型和遗传算法完成了波瓣混合器几何外形参数的优化工作。具体工作如下：
一、总结了波瓣混合器的研究方法，介绍了波瓣混合器流场中的几种涡结构以及评价波瓣混合器气动性能的若干参数。
二、完成了波瓣混合器参数化建模工作。详细分析了波瓣混合器的几何结构，选出了一组波瓣混合器几何建模参数，介绍了波瓣混合器几何参数化建模过程。
三、通过改变波瓣混合器的几何参数，研究波瓣混合器几何外形参数的影响，对于波瓣混合器几何外形参数的影响研究表明：流向涡强度、热混合效率、总压恢复系数与波瓣外扩张角成正比。在流场结构不发生较大改变时，流向涡的耗散速率基本相同。主流触壁位置对混合管中的流动影响较大。增加波瓣的内扩张角有助于加快核心区的掺混。内扩张角只核心区的掺混，而是外扩张角与混合管壁面的相互作用对整个流动特性有着显著的影响。减小波瓣宽度会显著地增加流向涡的强度及耗散速率。总压恢复系数与波瓣宽度成反比而引射系数与波瓣宽度成正比。波瓣段长度影响主流触壁位置。涡的变化可以分为两个阶段，第一个阶段为流向涡涡强度与波瓣段长度成反比，但对于不同的波瓣流向涡的耗散速率却基本相同。第二阶段，流向涡的强度与波瓣段的长度成反比。总压恢复系数随波瓣段长度的增大而减小，而引射系数随波瓣段的长度减小。热混合效率对波段长度变化不敏感。在所研究的范围内，波瓣混合器性能对平直段长度得变化不敏感。切扇处理可以增强流场中的流向涡，在出口附近切扇深度越，流向涡增强的越多。切扇处理可以提高波瓣的引射能力，且引射系数与切扇深度成正比，但代价是需要付出较大的总压损失。
四、使用Matlab对Kriging代理模型、遗传算法进行了实现。分析了各个几何外形对波瓣混合器性能影响所占得比重，完成了波瓣混合器的优化工作，得到了以引射系数、热混合效率为目标函数的最优构型。