【摘要】：本文采用數(shù)值仿真方法對短艙進氣道地面渦的形成和發(fā)展進行了研究,分析得出了在短艙進氣道內加入葉片進行數(shù)值仿真計算的必要性,總結了來流條件、距地面高度等因素對加入葉片后的短艙進氣道地面渦的影響規(guī)律,得出了不同條件下的地面渦分界線方程。首先,對沒有加入葉片的短艙進氣道在側風及逆風來流條件下的地面渦進行了模擬�？偨Y出遠場來流速度以及距地面高度都會對短艙進氣道地面渦產生一定的影響。在側風來流條件下,隨著側風來流速度的逐步增加,地面渦會逐漸消失,進氣道出口畸變逐漸增加。短艙進氣道距地面高度越低,越容易形成地面渦。而逆風條件下所產生的地面渦往往是成對出現(xiàn)的,地面渦強度較弱,進氣道的出口畸變較小。其次,對加入四片、八片螺旋槳葉片的短艙進氣道分別在側風以及逆風來流條件下的地面渦進行了模擬。分析得出在短艙進氣道內加入螺旋槳葉片后的短艙進氣道產生的地面渦強度明顯低于不加葉片的短艙進氣道產生的地面渦強度,并且地面渦的環(huán)量值會隨著葉片數(shù)的增加而略有增加,而流場的畸變會隨葉片數(shù)的增加而略有降低。接著,對加入風扇葉片的短艙進氣道進行了模擬。分析得出在側風條件下,加入風扇葉片的短艙進氣道地面渦環(huán)量隨轉速的增加而略有增加,但是小于不帶葉片的短艙進氣道地面渦環(huán)量;在來流速度較大時,進氣道出口的畸變大于不帶葉片的出口畸變指數(shù),但是在相同條件下,加入風扇葉片的總壓恢復系數(shù)都是高于不帶葉片的總壓恢復系數(shù)。通過側風滑跑條件下的地面渦模擬,分析得出相同條件下純側風的地面渦強度最大,無風滑跑狀態(tài)的地面渦強度最小。迎風條件下加入風扇葉片的短艙進氣道地面渦環(huán)量值隨來流速度的增加而增加,相同來流條件下的渦量值是低于不帶葉片的短艙進氣道地面渦環(huán)量值。最后,對短艙進氣道在典型的距地面高度下,采用實驗手段測量了進氣道唇口下方近地面的速度分量,初步驗證地面渦的存在和實驗手段的有效性。
【圖文】：

而當航空發(fā)動機在空氣環(huán)境中濕度較大工作時，水蒸氣由于渦中心區(qū)域的溫度降低到了露點溫度以下凝結成液態(tài)小水珠，隨著空氣一起被吸入進氣道，這樣就可以看見地面渦現(xiàn)象。若是環(huán)境中的細小顆粒物較多也是可以看見地面渦的輪廓。圖1.1為飛機發(fā)動機在地面狀態(tài)工作時產生的地面渦現(xiàn)象。圖 1.1 地面渦現(xiàn)象當?shù)孛鏈u形成時，地面的雜物或者沙塵隨之被夾帶進入進氣道，進而損壞風扇葉片、壓氣機葉片等，對發(fā)動機產生磨損。地面渦會造成氣流總壓損失，降低進氣道總壓恢復系數(shù)，同時流場畸變指數(shù)也會增加，風扇截面處的氣流攻角發(fā)生變化，降低風扇效率和推力，同時降低壓氣機的失速裕度，喘振裕度。還會引起風扇的振動，使發(fā)動機的性能惡化，降低發(fā)動機的服務壽命。由于地面渦這種現(xiàn)象的發(fā)生會嚴重地威脅著飛機發(fā)動機的安全，并且目前國內外大多數(shù)文獻關于地面渦的研究都只是針對不帶風扇葉片的短艙進氣道，所以對加入風扇葉片后的短艙進氣道所產生的地面渦現(xiàn)象進行進一步研究是有現(xiàn)實意義的。1.2 研究現(xiàn)狀1.2.1 地面渦形成條件對于地面渦的形成，必須要有渦量來源，最基本的

時，下面的尾渦消失，出現(xiàn)一個地面渦和一個尾渦，如圖1.2所示。圖中可以看出流管的變化，當速度比較小時，流管沒有接觸地面，當形成地面渦時，流管是與地面相接觸的。圖 1.2 速度比對地面渦的影響[4]此外，他還做了關于一對進氣道的模型實驗，如圖1.3所示。模型以 H D 2.8來放置，通過實驗觀察得到：在進氣道模型下游都各自產生了尾渦，同時進氣道模型之間也產生了地面渦。由于該實驗并沒有放置地面，說明地面邊界不是產生地面渦的必要條件，同時該實驗自由來流為無旋流，，說明來流是否有旋不影響地面渦的形成。他認為，渦量最初來源于進氣道管道外壁面邊界層粘性的作用
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V211.48

【參考文獻】

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本文編號：2671195