用基于三维非定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程的有限体积法计算了马赫数低于设计值6时一种高超声速进气道的性能参数,发现其性能存在明显下降。为提升进气道性能,将功率为15 kW的激光能量注入进气道固体唇口前的流场中,形成虚拟唇口,马赫数为4.5,5.0和5.5时,计算得到来流捕获率分别提高了34%,20.6%和15.6%。绘制了不同马赫数下来流捕获率达到峰值时的流场压强云图,说明了虚拟唇口的特性及形成机制。结果表明:来流马赫数越低,来流捕获率越小,但相对于无能量注入时的来流捕获率的提升程度越明显;在不同来流马赫数条件下,通过改变激光能量引致的激波结构和位置,可达到最优状态,即激波与进气道前缘斜激波相交后的透射波打在进气道肩部位置的状态。

针对来流马赫数低于设计值时，吸气式冲压发动机进气道进气捕获率降低的问题，在唇口上游沉积高重频激光能量使气流偏折以提高进气捕获率。在马赫数为5.0、静压和静温分别为2 551.6 Pa和116.7 K的条件下，通过求解二维非定常可压缩RANS方程，数值研究了高重频激光能量注入提高进气捕获率的作用机制，通过在预想最优能量沉积点附近寻优的方法确定了最佳的能量注入点，结果表明: 在该位置沉积频率100 kHz、平均功率500 W的激光能量形成的虚拟唇口可以使来流捕获率由63％提高至97％。结果证明了高重频激光能量注入提高进气捕获率的潜在应用价值，并为能量注入位置的优化选择提供了方法。