微型渦噴發(fā)動機因其體積小、推重比和能量密度高、易于維護等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航模飛行器和無人機中。離心壓氣機、燃燒室、渦輪及尾噴管作為微型發(fā)動機主要核心部件,其性能的好壞對整機的整體性能有較大的影響。為了更全面的研究微型渦噴發(fā)動機的整體性能,需要分別對各核心部件及整機進行數(shù)值計算分析。本文基于KJ66渦噴發(fā)動機模型,采用CFD軟件FLoEFD首先對離心壓氣機進行了性能特性計算,得出該離心壓氣機在最大設(shè)計轉(zhuǎn)速下,其質(zhì)量流量為0.214kg/s,壓比達到2.1。然后對發(fā)動機的燃燒室進行了數(shù)值計算和對比分析,結(jié)果表明主燃區(qū)已達到化學(xué)恰當比的燃燒溫度,燃燒室出口的周向溫度分布系數(shù)OTDF為0.2912,徑向溫度分布系數(shù)RTDF為0.1164,表明燃燒室內(nèi)部燃燒情況較為惡劣,會對渦輪造成負面影響。又對該發(fā)動機渦輪進行了性能計算分析,當落壓比為1.8時,計算結(jié)果的質(zhì)量流量與實驗結(jié)果相差了0.005kg/s,其渦輪效率誤差為2.3%,計算誤差較小,表明與實驗結(jié)果具有良好的一致性。在上述計算基礎(chǔ)上對該渦噴發(fā)動機進行了三維整機模擬計算,并分別對發(fā)動機變轉(zhuǎn)速、速度特性和高度特性的計算結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明,隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不斷增加,其推力逐漸增大,但是在低轉(zhuǎn)速下,其推力較小;其速度特性是隨著飛行馬赫數(shù)的增加,發(fā)動機的推力先減小后增大,耗油率則一直增大;高度特性是隨著飛行高度的增大,發(fā)動機的推力明顯下降,發(fā)動機的耗油率也逐漸減小。通過以上計算分析,建立了比較完整的三維整機性能研究體系,為今后渦噴發(fā)動機整機的研究提供技術(shù)手段和思路。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK403
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 微型發(fā)動機研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微型發(fā)動機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 各核心部件研究現(xiàn)狀
        1.2.3 整機研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 數(shù)值方法及計算理論
    2.1 CFD計算軟件
        2.1.1 CFD介紹
        2.1.2 FloEFD軟件簡介
    2.2 流體運動的基本理論
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 燃燒模型
    2.3 微型發(fā)動機整機性能計算理論
        2.3.1 性能仿真數(shù)學(xué)模型
        2.3.2 發(fā)動機各部件計算方法
    2.4 本章小結(jié)
3 KJ66 發(fā)動機各核心部件計算
    3.1 壓氣機計算分析
        3.1.1 壓氣機模型與網(wǎng)格無關(guān)性
        3.1.2 壓氣機邊界條件及計算結(jié)果
    3.2 燃燒室計算分析
        3.2.1 燃燒室模型與網(wǎng)格無關(guān)性
        3.2.2 燃燒室邊界條件及計算結(jié)果
    3.3 渦輪計算分析
        3.3.1 渦輪模型與網(wǎng)格無關(guān)性
        3.3.2 渦輪邊界條件及計算結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
4 KJ66 發(fā)動機整機計算
    4.1 KJ66 發(fā)動機基本參數(shù)介紹
    4.2 整機計算分析
        4.2.1 整機模型與網(wǎng)格無關(guān)性
        4.2.2 邊界條件及計算分析
    4.3 不同轉(zhuǎn)速對發(fā)動機性能的影響分析
    4.4 速度特性及高度特性分析
        4.4.1 速度特性
        4.4.2 高度特性
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝

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本文編號：2866618