渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)一體化性能數(shù)值模擬.pdf

1、本文的工作是根據(jù)國(guó)家863計(jì)劃關(guān)于發(fā)展天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的要求，立足于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的計(jì)算條件，從一體化角度出發(fā)，對(duì)空天飛機(jī)/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 本文分析了吸氣式組合發(fā)動(dòng)機(jī)的布局方式，對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇方法進(jìn)行了說(shuō)明。為了數(shù)值模擬空天飛機(jī)/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)一體化性能，采用了模塊化合成程序。根據(jù)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算了沿飛行軌跡的渦扇和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 空天飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)中，渦扇和

2、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、噴管內(nèi)的溫度較高，應(yīng)該考慮化學(xué)平衡效應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，因此本文發(fā)展了一種快速、穩(wěn)定的計(jì)算化學(xué)平衡影響的程序，克服了采用牛頓－萊普森法求解非線性方程組既耗時(shí)又存在穩(wěn)定性方面的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了計(jì)算有關(guān)燃燒、膨脹等熱力過(guò)程混合氣體性質(zhì)的子程序，與計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)性能的主程序結(jié)合，完整地分析了空天飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)中的化學(xué)平衡效應(yīng)。 對(duì)于高度一體化的飛行器，飛行器的性能與進(jìn)氣道和噴管的內(nèi)部特性、外部特性有著直接的

3、聯(lián)系，在一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中，確定進(jìn)氣道、噴管的特性是非常重要的。由于目前在微機(jī)上采用CFD方法模擬飛行器機(jī)體－進(jìn)氣道－發(fā)動(dòng)機(jī)－噴管一體化是不現(xiàn)實(shí)的，因此本文用工程計(jì)算的方法完成了進(jìn)氣道和噴管外部特性的計(jì)算。這種方法雖然不能揭示流動(dòng)的本質(zhì)，但是可以方便地進(jìn)行飛行器/推進(jìn)系統(tǒng)一體化的數(shù)值模擬，在飛行器設(shè)計(jì)的初級(jí)階段是卓有成效的。 由于空天飛機(jī)/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)的高度一體化特性，造成了計(jì)算時(shí)氣動(dòng)和推進(jìn)界面的劃分常常模糊不清。正是由于氣動(dòng)