航空發(fā)動機(jī)進(jìn)口支板及整流帽罩水滴撞擊特性的計算分析.pdf

1、飛機(jī)在積冰條件下飛行時，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道、進(jìn)氣部件和動力裝置均會發(fā)生積冰。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道以及進(jìn)氣部件積冰，是指進(jìn)氣道前緣、發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)前的整流帽罩、支板以及第一級壓氣機(jī)前的導(dǎo)流葉片等部件的積冰。發(fā)動機(jī)結(jié)冰會使流路氣動特性惡化，發(fā)動機(jī)質(zhì)量增加和振動加大。為了準(zhǔn)確預(yù)測積冰的位置以及積冰的形狀和種類，需要知道流場中過冷水滴的運(yùn)動軌跡及其與所研究表面的碰撞點(diǎn)，這就要求對水滴運(yùn)動情況進(jìn)行研究，從而確定所研究表面的水滴撞擊特性。
　　本文以發(fā)動機(jī)

2、進(jìn)氣系統(tǒng)為研究對象，采用FLUENT商用軟件，著重對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的進(jìn)口部分以及發(fā)動機(jī)整流帽罩流場進(jìn)行數(shù)值模擬，利用水滴離散相的計算結(jié)果，通過FLUENT的用戶自定義函數(shù)(UDF)進(jìn)行二次開發(fā)，將UDF掛到FLUENT軟件中進(jìn)行后處理計算以實(shí)現(xiàn)局部水收集系數(shù)的計算。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的進(jìn)口支板通常作成翼型形式，所以發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道前緣的防冰研究可近似按翼型來處理。
　　基于以上對支板的處理，本文介紹了計算翼型空氣流場的具體方法，以及拉格朗日法

3、建立空氣中過冷水滴的運(yùn)動方程的具體步驟，并利用FLUENT軟件中的離散相模型以及用戶自定義函數(shù)，開發(fā)出了適用于計算二維翼型和三維平直翼型的水滴撞擊特性的方法。二維翼型的計算結(jié)果表明：二維翼型的局部水收集系數(shù)與文獻(xiàn)結(jié)果相吻合。通過對二維與三維翼型的計算結(jié)果的對比分析，可以認(rèn)為本文的計算方法是可行的。
　　其次，在前人非旋轉(zhuǎn)部件水滴撞擊特性計算方法的研究基礎(chǔ)上，基于FLUENT，提出了發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)帽罩水滴撞擊特性的計算方法，并利用該方法

4、對帽罩錐體不同錐角和轉(zhuǎn)速下的水滴撞擊特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：在同一轉(zhuǎn)速下，隨著帽罩錐體錐角的增大，其局部水收集系數(shù)沿著錐體外形線下降較快，且撞擊區(qū)域變小；而在同一錐角下，隨著錐體轉(zhuǎn)速的增加，其表面局部水收集系數(shù)下降，且撞擊區(qū)域變小。
　　最后，文章對防冰系統(tǒng)的試驗(yàn)研究進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)介紹了冰風(fēng)洞試驗(yàn)，以及進(jìn)行冰風(fēng)洞試驗(yàn)必須遵循的相似準(zhǔn)則，并采用本文的數(shù)值計算方法對改進(jìn)后的相似準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)證。計算結(jié)果表明：全尺寸翼型的局部水收集