壓氣機(jī)吞雨性能及葉片水膜研究.pdf

1、壓氣機(jī)作為航空發(fā)動機(jī)的核心部件之一，當(dāng)飛機(jī)在極端和惡劣天氣條件下時(shí)，尤其在發(fā)動機(jī)吞入較大的雨量時(shí)，會發(fā)生推力的減小甚至是空中停車，后果不堪設(shè)想。因此研究大暴雨/雹等惡劣天氣條件下壓氣機(jī)的性能變化和雨水進(jìn)入壓氣機(jī)后的葉片水膜形成情況，水膜對流場的影響情況是十分必要的，從而降低飛行中可能出現(xiàn)事故的概率，對于國防安全有著極其重要的意義，而我國在公開發(fā)表的文章中鮮有惡劣天氣下，對發(fā)動機(jī)部件性能研究的內(nèi)容。
　　壓氣機(jī)的吞雨過程是一種雨水與

2、空氣之間時(shí)刻進(jìn)行著復(fù)雜的動量、熱量、質(zhì)量交換的兩相流動問題，雨滴的吞入會對壓氣機(jī)造成氣動、機(jī)械和熱力學(xué)方面的影響。對于以上問題，本文使用CFX軟件，以NASA Stage35作為研究對象，分別對壓氣機(jī)的吞雨性能和參數(shù)變化，已經(jīng)葉片水膜的變化情況和水膜的存在對氣流的影響展開了相關(guān)研究，主要涉及的研究內(nèi)容如下：
　　1.對雨滴進(jìn)入壓氣機(jī)后的情況進(jìn)行了運(yùn)動分析和傳熱傳質(zhì)分析。根據(jù)雨滴與壁面和氣流的相互作用，建立了雨滴撞壁模型和氣動力二次

3、破碎模型；對離散相和連續(xù)相的雙向耦合過程選取了水滴的傳熱模型。在所建模型的基礎(chǔ)上，針對實(shí)際的天氣條件選取了兩個(gè)代表性的雨滴顆粒直徑和起降時(shí)的典型速度，對不同的吞雨量和轉(zhuǎn)速下的工況進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)，研究對比不同吞雨條件下對壓氣機(jī)性能的影響情況。結(jié)果顯示，吞雨條件下的壓氣機(jī)的喘振邊界往右移動，堵塞邊界往左移動，導(dǎo)致其裕度略有減小，穩(wěn)定性下降，內(nèi)部流場惡化。
　　2.由于吞雨后機(jī)械效應(yīng)的影響，開發(fā)了吞雨后壓氣機(jī)扭矩以及效率的計(jì)算方法，為研究