为了研究逆向喷流主动流动控制及其减阻效率,建立了带逆向喷流的高超声速钝头体CFD数值模型。气动力分析采用基于有限体积方法的AUSM+空间离散格式和Menter's SST k-ω两方程湍流模型,喷口定义为压力入口。分析结果表明逆向喷流将弓形激波推离钝头体,降低了激波强度和气动阻力;喷流表现出两种模态,当喷流总压比低于临界总压比时,喷流呈现长穿透模态(LPM),高于临界总压比时,喷流呈现短穿透模态(SPM);在LPM和SPM各自的范围内增加喷流总压比和喷口尺寸均能提高逆向喷流的减阻效率;喷流从LPM转换为SPM时会出现气动阻力陡增现象。

建立了高超声速飞行器气动杆和逆向喷流复合构型的CFD数值模型,其中流场空间离散采用AUSM+格式,湍流模拟采用Menter's SST k-ω两方程模型。分析结果表明,带喷流构型的再附激波强度弱于不带喷流构型,在气动杆前端安装逆向喷流可以提高系统的减阻性能。选择气动杆长径比、喷口直径及喷流总压比作为设计变量,以喷流质量流为约束条件、模型气动阻力系数为目标函数,在Kriging代理模型上进行了带喷流构型的气动阻力优化,优化后带喷流构型流场中的再附激波强度明显弱于优化前,气动阻力系数降低了67.17%。