引言

内转进气道具有压缩效率高、阻力小、易与飞行器集成、便于和圆形或准圆形燃烧室进行一体化设计等特点，已引起世界各国学者的广泛关注^[1-4]。然而，内转进气道的几何结构中缺乏自然溢流窗，使得其起动性能成为最令人关心的问题之一。当进气道不起动时，内转进气道的捕获流量和总压力恢复大幅降低，喉道的Mach数也因不起动而异常降低，这大大减小了推进流道的做功能力，从而大大减小了发动机的推力，还因溢流增加了附加阻力以及唇罩的外阻，甚至可能改变飞行器的力矩特性。它还可能导致内流中的波系产生剧烈激波振荡，并在通道中产生巨大的动态冲击，形成具有高度破坏性的动态热力学载荷^[5]而难以控制^[6-9]。因此，研究内转进气道的起动性能对于使用此类进气道的飞行器的可靠运行至关重要。数值计算表明，内转进气道的起动性能除了可由内流的宏观性能(如截面流量、Mach数、总压恢复系数等)反映外，还可由内转进气道的内流流动结构来表征。

目前，对内转进气道内流流动结构的研究仍处于对其流动特征的认识积累阶段，对其流动结构和机理的描述尚未得到明确共识。这是因为，一方面，内转进气道中存在难以消除的横向压力梯度，三维激波与三维边界层本身就异常复杂，而二者之间的干扰导致流动结构更加复杂；另一方面，要想观察内转进气道的内流，需要在这种进气道上开设玻璃观察窗，但三维空间异形曲面玻璃在理论上虽可根据Malus定律^[10]形成无畸变设计方法，但加工制造精度的不足会导致加工出的异形面玻璃窗存在着足以干扰流场的较大畸变。因此，迫切需要开发合适的流场观察和诊断方法，以在实验中逐步获得、识别和理解内转进气道复杂的三维流动结构^[11]。

在流动可视化方法库中，有许多方法可用于流动可视化，如PSP、TSP、油流、磷热谱图、红外图像、阴影纹影、灯丝、热线、烟线、粒子法等。这些方法与高速相机相结合，可形成有效的动态实时流动可视化。一些粒子、烟线等方法可以结合PIV、NPLS等对流动结构进行表征，其中丝线流动显示技术是低速风洞实验中常用的流动可视化技术^[12-15]。使用这种方法，在实验模型内流壁面观察区域粘贴或种植一些合适长度的丝线，根据每条丝线所指示的流动方向，可以得到靠近壁面的流动附着和分离情况。

随着科学技术的发展，数码相机的分辨率和帧频都有了很大的提高。这使得使用丝线方法进行高超声速流动实时显示成为可能。Photron公司在这些实验中生产的SA-5高速相机，根据成像分辨率的大小，可以提供100万帧频的最大拍摄速度，并且可以连接不同类型的镜头，以满足拍摄不同流场的需要。它可以拍摄整个风洞运行期间视窗流场流动的全方位照片，通过控制丝线的长度、直径、材质和间距，利用丝线流动显示技术和高速摄影技术，能获得观察对象壁面复现的流型流谱，已成为一种成熟的低速风洞流动显示技术。

文献[16]的研究表明，丝线方法在激波风洞中具有快速响应的能力，能够在毫秒量级瞬时设备中实时显示局部近壁流动特性。借鉴该文使用丝线的方法，本文在常规暂冲式下吹风洞中开展了高Mach数内转进气道内流的丝线流动显示方法研究，并通过丝线流动显示方法开展了高超声速内转进气道起动性能的研究。

1.   模型与设备

1.1   实验模型

实验中使用的内转进气道的模型配置如图 1所示^[17]。图中，内转进气道的设计Mach数为6.5，总收缩比为5.8，内部收缩比为1.7。进气道采用双波系^[18]基准流场，并采用轴对称密切流面法构造得到。进气道的捕获口接近椭圆形，喉道截面为圆形，截面过渡方式为椭圆转圆。喉道后为等直隔离段。进气道捕获口面沿流向长度约为440 mm，从口面前缘到喉部的长度为600 mm，喉部圆截面直径为50 mm，隔离长度为300 mm。

图  1  进气道数模

Figure  1.  Inlet configuration: the digital geometric model of the inward-turning inlet

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实验模型由进气道主体、泄流机构、节流机构以及支撑机构组成。进气道主体由进气道压缩段与等面积圆形隔离段通过法兰连接而成，主体材料选用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)。泄流机构安装在进气道的肩部，其上开设泄流区，包括若干直径3 mm的泄流孔，所有泄流孔与模型内部的一个空腔相连，空腔的出口设置在进气道的外壁面上，并开设可以动态开关的门，在实验中可以实时控制该泄流门，从而动态控制泄流的开关^[19]。节流机构由电机与堵块构成，通过动态控制电机实现对进气道的节流，节流机构安装在模型的支撑上。模型的支撑机构选用30CrMnSi，一端与进气道主体相连，另一端架设在风洞的攻角机构上。模型的风洞安装照片如图 2所示。

图  2  模型及支撑等附件及在风洞实验段的照片

Figure  2.  Whole model and its photograph in the tunnel

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为了快速识别进气道的起动状态，使用丝线法流动显示技术，在进气道豁口附近的肩部安装了丝线模块。将丝线布置在进气道豁口附近的肩部，是因为此处流动结构易于观察，且是进气道是否起动的特征区域。丝线模块可以互换，不同模块的丝线参数(长度、间隔或种植密度等)不同，以开展包括丝线长度和间隔(丝线分布密度)等的参数化研究。丝线更换块位置如图 3所示。

图  3  进气道肩部的丝线结构

Figure  3.  Replacement block with silk-thread(with bleeding orifices)

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丝线起始位置距进气道前缘260 mm处。丝线的粘贴和固定方法如下：在丝线更换块的表面上整齐地开设直径为1 mm、间距为5 mm的针眼，以方便种植丝线。丝线的材料选用柔质棉线。为了防止实验中丝线从丝线孔滑脱，将丝线在背风面打结并使用速干胶将结节固定在背风面上。由于泄流会改变进气道的起动性能，为了防止大量丝线孔(在研究丝线种植密度影响时有很多丝线孔未种植丝线)存在的泄流对实验结果形成干扰，在丝线种植区域的背面使用密封胶垫将整个丝线区域压实，从而杜绝了丝线孔泄流的问题。图 4是种植丝线后的替换块背面照片。

图  4  丝线模块的种植

(左：密封前；右：密封后)

Figure  4.  Back photograph of the silk replacement

(left: without sealing; right: with sealing)

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1.2   实验设备

实验在中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所Φ0.5 m高超声速风洞中进行。该风洞是一个高超声速常温暂冲式下吹风洞。喷管出口直径为0.5 m，喷管出口置于一个较大的密封实验舱内，实验舱下游安装扩压器，其后接引射器，并与大气相通。为了防止实验段出现冷凝现象，在来流的上游使用电加热方法适当提高来流气流的总温。风洞名义Mach数为5~10，来流单位Reynolds数为(0.35~5.6)×10⁷/m，风洞实验时间范围为60~360 s。本实验采用Ma＝5的喷管，实验段单位Reynolds数为2.44×10⁷/m。表 1给出了实验段主要参数。

表  1  风洞实验段参数

Table  1.  Parameters of the wind tunnel

No.	Ma0	total pressure/Pa	total temperature/K	Re/m-1
1	4.95	1.013×106	350	2.44×107

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1.3   拍摄系统

实验使用了两套拍摄系统，一套使用SA-5高速相机拍摄进气道肩部的丝线流图像。帧频率选择为1 000~1 500 f/s，曝光时间为1/1 000~1/3 000 s。相机固定在顶板外侧(顶板内侧是实验段)。为了拍摄需要，在顶板上安装玻璃窗。为了获得清晰的丝流图像，在风洞实验舱前上位置固定安装一个大功率LED灯，以照亮模型内通道中拍摄区域的丝线，以匹配高速相机的高帧频和短曝光时间。整个记录系统的布置如图 5所示。

图  5  丝线拍摄系统

Figure  5.  Sketch of the silk-thread recording system

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另一套使用第二台SA-5A高速相机拍摄内转进气道的波系阴影照片。图 6显示了布置在实验段观察窗光路上的阴影系统主要部件的照片。在图中，点光源发出的光被球面反射器反射形成平行光，然后垂直通过进气道的子午面，并通过球面镜反射，最后进入高速相机并记录在CCD中。

图  6  波系阴影拍摄系统

Figure  6.  Schematic diagram for the schlieren waves

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2.   数值研究

2.1   计算设置

为了预测可能的实验结果，本文开展了内转进气道起动性能的RANS数值计算。计算软件为AHL3D并行计算流体软件^[20]。湍流模型采用kω-SST模型，空间无黏通量采用Steger Warming格式分裂，流体介质采用理想气体。计算区域离散为结构化网格。参考文献[21]中的数值方法分别使用来流流场和零初场对计算区域进行初始化。计算区域的边界为自由流边界、无滑移绝热壁边界、对称面边界和自由压力出口边界。采用有限体积法和时间相关法推进计算，直至流场收敛(喉道截面流量残差、速度残差降至10^-4以下)。

2.2   计算结果与分析

数值计算^{[17, 22]}得到了进气道在表 1条件下的双解，三维流场分别如图 7(a)、(b)所示。其中，图 7(a)为起动流场，图 7(b)为不起动流场。对比这两个流场可见，不起动的流场在进气道肩部形成了较大的分离，该分离除了对内流形成较大影响外，还对主激波有所破坏。仔细观察还可发现不起动时的分离激波导致了唇口处出现较大的额外溢流。

图  7  进气道双解的三维流场^[17]

Figure  7.  Double-solutions of the inward-turning inlet^[17]

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图 8显示了双解流场的对称平面上波系结构。图 8(a)是起动时的流场对称面，图 8(b)是不起动时的流场对称面。两图对比同样显示了不起动的进气道在肩部出现了特别明显的流动分离，并产生了一道分离激波，该分离激波与主激波汇聚，导致主激波在唇口外出现不同寻常的翘起。图中显示的激波将与实验中获得的阴影波系统进行比较。

图  8  进气道双解的对称面流场^[17]

Figure  8.  Double-solutions of the inlet at symmetric plane^[17]

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从图 7和图 8还可以看出，如果无法观察到内部流场，则很难在实验中区分内转进气道的起动状态和外部压缩形成的唇口外激波。计算结果之所以很容易区分进气道是否起动，完全是因为计算得到的内部流场差异明显且清晰可见。至于进气道唇口外侧的激波，如果没有一个起动的进气道作为对比源，特别是没有内部流场做参照，仅凭阴影波系也很难判别进气道是否起动。

很显然，进气道内流特征是判别进气道起动状态的根本依据。由于本文实验的内转进气道存在起动和不起动的双解，进气道肩部的流动结构必然不同。进气道起动和不起动之间的差异，在进气道肩部形成了是否存在分离、分离区的结构大小的差异。从图 7和图 8可以看出，当进气道不起动时，其肩部会形成较大的分离，分离范围向前方延伸，如图 9的壁面摩擦力线所示。为了进行比较，图中还给出了起动进气道的摩擦线。

图  9  进气道双解的壁面摩擦力线^[17]

Figure  9.  Double-solutions of the inlet with friction lines^[17]

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图 10给出了由前体内壁面附近释放的某些流动迹线，同样显示出流动特征存在明显区别的进气道双解。从图中可以看出，当进气道不起动时，进气道肩部附近有非常明显的逆流。逆流向上游延伸所到达的位置与图 9的摩擦线所展示的一致。实际上这就是分离区的分离起始线，并且逆流的结束也与分离区的重新附着相对应。从图 10中还可以看出，分离流还显示了肩部的空间涡流结构。这种涡流结构特别复杂，上游壁面流线从侧面和顶部越过分离区，部分流线在流向下游的过程中受到分离区的影响而被卷入分离区，形成横向有旋转的逆流，并被旋转抛出分离区，流向下游，而整个分离区流动处于动态平衡，故能相对稳定地存在于进气道肩部。

图  10  进气道双解下由前体内壁释放的某些流动迹线(空间视图)^[17]

Figure  10.  Some streamlines released from forebody wall under double-solutions (3D view)^[17]

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显然，前文中的不同起动状态对应着不同的摩擦线和肩部壁面上的不同流线。这些相应的流动结构特征差异都是判别进气道起动状态的物理依据。

为了给后面的实验提供对比，基于上述进气道双解在进气道肩部流线的差异，从丝线流动显示用相机的拍摄角度出发，对计算流场壁面流线进行观察，图 11给出了双解的进气道肩部极限流线视图，这两个视图展现的流线流动特征区别明显，分别对应进气道的起动状态和不起动状态。

图  11  进气道双解对应的肩部极限流线(俯视图)^[17]

Figure  11.  The limit streamlines on inlet shoulder under double-solutions (vertical view)^[17]

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从图中可以看出，当进气道起动时，进气道的肩部从上游到下游流动平稳均匀；而当进气道没有起动时，进气道肩部有一个较大的逆流区(实际上就是分离区)。同时，逆流区的前沿，即分离起始线清晰可见；逆流区的后缘已经深入进气道的内部通道，实验时处于相机的拍摄盲区而没有得到。这里给出的是两个典型的流谱，是本文丝线法流动显示技术在高超声速内转进气道实验中顺利应用的物理依据。

3.   实验结果与分析

实验在Ma=5和0°攻角、0°侧滑角下进行。首先通过丝线模块的替换获得了不同参数的丝线效果；并通过丝线流谱与数值计算的对比，获得丝线流谱与进气道起动性能的对应关系；然后利用丝线法，并通过动态节流以及动态开关泄流门，研究进气道的起动性能。

3.1   丝线参数的选择

实验首先开展了丝线间隔对流动显示效果的影响实验，丝线种植间隔取5，10，15 mm，丝线长取10 mm，结果表明，5 mm间隔时丝线过密，容易相互纠缠打结；15 mm间隔时，丝线略有稀疏。同时分析可知，丝线种植间隔越小，丝线分布密度越大，使得种植的难度也越大。因此本研究选择10 mm作为丝线的种植间隔。

接着开展了在种植间隔为10 mm的情况下丝线长度的参数化实验。在丝线长度分别为5，10和15 mm的条件下，15 mm长的丝线易相互缠结，影响流动显示效果，如图 12(a)、(b)所示；当丝线长度取5 mm时，由于其相对硬度较大，不仅易形成对流动有干扰的扰动源，还容易分叉变细，影响显示清晰度，如图 12(c)所示；而10 mm长的丝线具有良好的跟踪和响应特性，可以满足实验的需要，如图 12(d)所示。因此下文主要采用间隔10 mm、丝线长度10 mm的丝线参数进行进一步研究。

图  12  丝线长度研究结果

Figure  12.  Length of the silk-threads

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3.2   无节流时的开车起动性能

当内转进气道未节流时，对有泄流和无泄流进气道的起动性能进行了实验研究。典型实验过程为：1)无泄流开车实验：实验前首先将模型降至实验段均匀区下方，并控制节流锥远离进气道出口，泄流门初始设置为关闭状态；然后风洞开车，待风洞流场稳定后利用风洞的投放机构将进气道投放进实验段均匀区内，同步进行丝线与阴影的动态拍摄；2)有泄流开车实验：除了打开泄流门外，其余与无泄流开车实验一致。图 13(a)、(b)分别给出了无节流无泄流、无节流有泄流时的开车后丝线流动显示结果。

图  13  丝线法得到的有无泄流的进气道起动状态

Figure  13.  Silk thread-graphs of inlet with/without bleeding

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从图中可以看出，无泄流时开车，内转进气道肩部下游的每根丝线都呈现出杂乱无序的流谱，而多根丝线的流谱大致显示为一个带有起始分离线的大分离区，这与图 11(b)相比具有良好的相似性；而有泄流时开车，丝线显示的流谱图均整齐地指向下游，与图 11(a)所示一致。结合上述分析可知，没有泄流时开车，进气道没有起动；有泄流时开车，进气道起动。进一步比较图 11和图 13可见，丝线法的实验结果与数值计算结果吻合良好，表明数值计算比较准确地模拟了起动与不起动状态。

图 11和图 13的对比还表明，丝线流动显示方法可以反映内转进气道的流动状态，是一种方便、实时、经济、快速，可用于冷流高超风洞内流实验的流动显示方法。以下分析进一步表明，丝线流动显示方法较阴影法更能准确有效地判断进气道的起动状态。

图 14所示为与图 13相同的状态下得到的进气道波系阴影照片。从上述丝线法与对应图 14的比较可以看出，这两个阴影分别对应进气道的起动状态和不起动状态。然而，这两张阴影照片之间的差异并不太大。换言之，很难说这两张阴影照片中的哪一张能代表起动状态或不起动状态，也许两图分别表示进气道临界起动与起动状态，或者表示不起动状态与临界起动状态，总之并不能准确有效地做出判别。这与上面图 7和图 8中的结论一致，即仅通过外部波系结构很难准确快速判别进气道的起动状态。

图  14  阴影波系法得到的有无泄流进气道的起动状态

Figure  14.  Shadow-graphs of inlet with/without bleeding

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既然仅通过图 14中的两张阴影照片较难识别进气道的流动状态，而通过图 13所示的丝线流谱则可以快速、准确、直接识别进气道的流动状态。这充分显示了丝线法流动显示技术在判断高超声速内转进气道起动状态时的优势。

进气道的开车实验结果显示，未泄流的进气道不能起动，而泄流的进气道可以起动。这表明，要想获得起动的进气道，类似泄流这样的流动控制必不可少。

3.3   动态泄流对进气道起动性能的影响

由于无泄流进气道在风洞开车时不起动，为了获得此时的起动性能，必须进行动态泄流控制。基于丝线流动显示方法，本文接着开展了动态泄流对进气道起动性能的影响研究，典型的实验过程有两种(方括号中给出的是当前动作下进气道的状态，或是与此前的动作及结果综合得到的有关起动的结论，是否起动均使用丝线流动显示方法判断)：

1) 泄流门关闭，节流锥远离进气道出口→风洞开车→进气道投放[进气道不起动]→打开泄流门[进气道起动]→关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]→打开泄流门[进气道依然起动]→关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]→打开泄流门[进气道依然起动]→模型退出→风洞关车。

2) 泄流门打开，节流锥远离进气道出口→风洞开车→进气道投放[进气道起动]→关闭泄流门[进气道依然起动]→打开泄流门[进气道依然起动]→关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]→打开泄流门[进气道依然起动]→模型退出→风洞关车。

实验中反复开关泄流门主要是开展重复性实验，实验结果也显示了良好的重复性。

3.4   有泄流时的进气道自起动性能实验(节流实验)

使用丝线流动显示方法开展了有泄流时进气道自起动性能实验，典型的实验过程与结果(方括号意义同前所述)为：泄流门打开，节流锥远离进气道出口→风洞开车→进气道投放[进气道起动]→节流直到出现进气道振荡[进气道不起动]→撤销节流[进气道重新恢复起动]。由此可见，有泄流的进气道在实验Ma=5时是一个可以自起动的进气道。

图 15给出了不起动时的某两个时刻下获得的丝线流谱照片。两幅照片显示，进气道不起动时，分离区内的丝线无法处于稳定状态，这说明分离区内存在较大的脉动现象。尽管实验无法定量得到分离区内脉动的大小，但图中还是显示出进气道在不起动的壁面附近流动分离的典型区域大小。

图  15  节流引发的不起动

Figure  15.  Unstarting inlet due to throttle

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3.5   对实验结果的进一步分析

3.5.1   对丝线种植密度的进一步分析

本研究将丝线流动显示方法首次应用在常规暂冲风洞中开展内转进气道起动性能实验研究，既是对已有的亚声速风洞中丝线流动显示方法的应用拓展，又是对瞬时低总焓风洞中丝线流动显示方法的应用拓展。作为初次应用，尽管获得了丝线材质、种植密度、长度等参数，但这些参数，尤其是种植密度还须进一步研究。若单纯从丝线流谱显示定性判断进气道是否起动，丝线种植密度不需要像本文那么密，并且只需要在对称面布置一排即可。毕竟，丝线是一种接触式流动显示，必定会对流场，尤其是边界层流动形成一定干扰，丝线的引入是否因为增加了边界层外气流与边界层内气流的掺混从而增加了边界层的湍流脉冲，还是因为分担了部分动能从而消耗了一些湍流能量，目前还不得而知。不过从研究结果看，丝线流谱所显示的进气道起动状态或不起动状态差异很大，区别明显，说明进气道的起动、不起动状态均不是临界状态(进气道从不起动即将起动的状态，或从起动即将不起动的状态)；另外实验也研究了去除丝线时的阴影照片所显示的波系，有无丝线时不起动波系差别不明显，起动波系差别也不明显。本文认为丝线的介入很可能还未达到对进气道起动性能产生本质改变的程度。

另外，如果须要研究不起动时的分离区域大小，则类似本文所用的丝线种植密度还是有可取之处的。

3.5.2   进气道的起动性能总结

本文共设计了7次有效实验，如表 2中的序号1~7所示(因序号6的车次结果可预知，故未开展该次实验)。下面对这6次有效实验进行简要总结。

表  2  进气道起动性能总结

Table  2.  Summarization of the inlet starting characteristes

No.	bleeding	throttling	phenomenon	conclusion
1	always close	keeping no throttle	always being unstarted	①being not a self-started inlet without bleeding ②getting a solution of unstart without bleeding
2	always open	keeping no throttle	always being started	①getting a solution of start with bleeding; ②bleeding being necessary in such test
3	before test: close; in test: open then re-close, repeat several times	keeping no throttle	from unstart turn to start, and continue starting	①getting a solution of start without bleeding; ②a satisfactory repeatability
4	before test: open; in test: close then re-open, repeat several times	keeping no throttle	always being started	①once being started, bleeding can be closed ②a satisfactory repeatability
5	always open	first throttle, then quit	first being started, then unstart and oscillation happen, finally return to start	being a self-started inlet with bleeding
6	always close	throttle-quit, several times	no test, no phenomenon, but can deduce an unstart	①being not able to start or being not able to restart; ②should be avoid
7	before test: close; in test: open then re-close, finally re-open	throttle-quit twice: first time with bleeding, second time without bleeding	being started and restart with bleeding; still being started when bleeding is closed; can't restart without bleeding; restart happens as soon as bleeding is open	①being a self-started inlet with bleeding ②giving a method of using bleeding to get a solution of start with bleeding being closed ③a satisfactory repeatability

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第1，2次实验为静态调试泄流功能实验，分别是静态关闭与静态打开泄流时，进气道在未节流时的气动性能考核。结果表明，模型进气道在无泄流时没有起动，而有泄流时总是起动的。这充分表明泄流功能的重要性。

第3，4次实验为无节流时动态开关泄流实验。结果显示，不起动的进气道只要动态打开泄流则立即恢复起动，已起动的进气道即使关闭泄流依然能保持起动状态。这为获得关闭泄流时进气道在起动状态下的流场测量提供了一种技术途径：只要发生不起动，就打开泄流门让进气道恢复起动，然后再关闭泄流门并开展进一步的流场测量。

第5次实验为进气道的节流实验，用于开展进气道在有泄流状态下的自起动性能考核。本次实验结果，包括第6次(未开展实验)可预知的结果表明，在当前实验条件下，有泄流状态下的进气道是一个自起动进气道，而无泄流的进气道是一个可起动，但非自起动的进气道。

第7次实验是泄流与节流联动实验，用于验证如何使用动态泄流的方法使得进气道重起动。实验结果也再次表明，可以用先动态打开泄流再动态关闭泄流的方法获得一个起动的进气道。

实验还显示，以上实验结果不仅在同一车次内具有重复性，而且在不同的车次之间也具有重复性，这表明实验结果具有较好的精度。

3.5.3   实验结果与数值计算的对比分析

前文曾结合单次实验对比了实验结果与数值计算结果，这里进行分析与小结。

数值计算获得的双解是分别通过对流场采用不同初始化方法获得的，这在常规风洞中也已证明数值模拟方法^[20-21]与计算结果^[22]的可靠性。本实验采用丝线流动显示方法定性获得了进气道的起动性能，实验获得的无泄流时进气道的双解(起动解与不起动解)丝线流谱与数值计算获得的壁面极限流线流谱基本一致，而数值计算获得的对称面波系结构与实验获得的阴影也较为吻合，这既验证了数值计算的可靠性，又说明了丝线的介入对流场的干扰并不大。

较大面积的丝线流谱在进气道不起动时也大致给出了进气道肩部流动分离区域的分离起始位置，这与数值计算结果相似，说明丝线流动显示不仅可以直观显示进气道的不起动状态，还能给出进气道肩部的部分分离起始线。由于拍摄视场与拍摄角度的限制，实验未得到进气道分离区的结束位置(分离的再附位置)。这些不足为下一步的研究提供了方向。

4.   结论

本文利用丝线流动显示方法在高超声速常规冷流暂冲式下吹风洞实验中对一种椭圆转圆内转进气道开展了起动性能实验研究, 得到以下结论。

1) 作为高超声速进气道实验中流动可视化的有效方法之一，丝线流动显示技术拓展了常规高超风洞中内转进气道的可视化技术，可方便、快速、直观、准确判别进气道所处状态，从而可以定性研究进气道的起动性能，还可给出不起动时分离区域的部分结构。

2) 本研究推荐的丝线流动显示方法的参数值如下：丝线长度为10 mm，孔间距为10 mm，材料选择柔性棉线，丝线直径为0.5 mm，丝线种植好后背部应进行固定与密封处理；丝线流动显示的配套附件，还包括高速录像(拍摄频率建议取1 000~1 500 f/s)以及大功率LED照明设备。

3) 内转进气道的起动性能值得关注，本文的内转进气道在无泄流时具有不起动解与起动解两种状态，实验也验证了该双解，而且在开车状态下无控制的内转进气道总是处于不起动状态，实验通过进退锥也证明该进气道无泄流时不具备自起动能力，而在有泄流时具备自起动能力。

4) 为了让内转进气道恢复到起动状态，一种可行的方案是在其肩部开设泄流区域，对应的实验方案为：先打开泄流让进气道起动，然后关闭泄流，进气道依然能保持起动状态。这为下一步进气道定量实验(测量沿程压力、喉道或隔离段出口的Mach数、总压恢复系数以及内通道的边界层等)奠定了基础。