發(fā)布時(shí)間：2017-12-05 04:22

  本文關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板防冰加熱功率分布特性研究

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【摘要】：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口支板是航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要的進(jìn)氣部件,在一定的氣象條件下很容易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象,結(jié)冰會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量,降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率,嚴(yán)重危害飛機(jī)飛行安全,因此針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板而開(kāi)展的結(jié)冰和防冰研究是十分必要的。目前對(duì)防冰熱載荷的預(yù)測(cè)通常是采用防冰表面溫度均勻分布的方法進(jìn)行的,計(jì)算所得的防冰熱載荷往往偏大。為了減小防冰總的熱負(fù)荷,需要對(duì)防冰部件的防護(hù)區(qū)域和加熱功率分布特性進(jìn)行研究。本文針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板設(shè)計(jì)了適用于復(fù)合材料的電加熱防冰系統(tǒng),并對(duì)其防冰加熱功率分布規(guī)律進(jìn)行了研究,主要工作內(nèi)容有以下幾方面:1)對(duì)飛機(jī)結(jié)冰的危害和防護(hù)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外防/除冰問(wèn)題的研究進(jìn)展和研究方法,并重點(diǎn)分析了飛機(jī)復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀,指出了對(duì)復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)加熱功率分布優(yōu)化研究的必要性。2)總結(jié)國(guó)內(nèi)外冰風(fēng)洞的特點(diǎn),對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的小型引射式結(jié)冰風(fēng)洞的風(fēng)道系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等做簡(jiǎn)單介紹,并對(duì)結(jié)冰風(fēng)洞的液態(tài)水含量、水滴平均直徑和試驗(yàn)段風(fēng)速等結(jié)冰氣象參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,為開(kāi)展后續(xù)的冰風(fēng)洞試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。3)針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板設(shè)計(jì)了適用于復(fù)合材料的電加熱防冰系統(tǒng),該系統(tǒng)采用均勻熱流密度的電加熱結(jié)構(gòu),并制作了冰風(fēng)洞試驗(yàn)件;試驗(yàn)測(cè)定了來(lái)流風(fēng)速30-60m/s條件下進(jìn)口支板表面局部對(duì)流換熱系數(shù)分布;并進(jìn)行了來(lái)流風(fēng)速30-50m/s,平均水滴粒徑為40μm,液態(tài)水含量0.58g/m3工況條件下的支板表面結(jié)冰試驗(yàn)。不同工況下的試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果基本相符,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的合理性。4)在經(jīng)典Messinger模型的基礎(chǔ)上,加入了對(duì)水膜流動(dòng)和蒙皮導(dǎo)熱的考慮,建立了新的數(shù)學(xué)模型,以此計(jì)算不同結(jié)冰氣象條件下的防冰熱載荷,并采用遺傳算法對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板電加熱防冰系統(tǒng)進(jìn)行了以最小加熱總功率為目的的優(yōu)化計(jì)算,得到不同工況最小加熱總功率情況下的支板表面水膜、熱流密度和溫度分布情況。5)為了驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的優(yōu)化結(jié)果,對(duì)防護(hù)區(qū)域采用分區(qū)加熱的結(jié)構(gòu),重新設(shè)計(jì)制作分區(qū)加熱冰風(fēng)洞試驗(yàn)件。并以最小加熱總功率為目標(biāo),進(jìn)行了T=-10~-5℃,U=30~50m/s和不同液態(tài)水含量條件下的分區(qū)加熱冰風(fēng)洞試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果吻合,優(yōu)化的加熱功率分布合理可行,表明本文采用的防冰系統(tǒng)熱載荷計(jì)算模型與優(yōu)化方法是合理的。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V233.94

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1253550