【摘要】：蒸汽彈射是艦載機(jī)起飛的主要方式之一。由于蒸汽彈射器的自身結(jié)構(gòu)等問(wèn)題,在飛機(jī)起飛過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)高溫蒸汽泄漏等問(wèn)題,使得壓氣機(jī)氣動(dòng)穩(wěn)定性下降。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)穩(wěn)定性主要由壓氣機(jī)決定。為了研究高溫蒸汽吸入對(duì)壓氣機(jī)氣動(dòng)穩(wěn)定性的影響,本文使用CFX軟件對(duì)跨聲速轉(zhuǎn)子Rotor37及兩級(jí)低速軸流壓氣機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并針對(duì)兩級(jí)低速軸流壓氣機(jī)制定了試驗(yàn)方案。對(duì)跨聲速轉(zhuǎn)子開(kāi)展單通道的定常和非定常模擬,研究了高溫蒸汽吸入量、溫升率和溫升對(duì)軸流壓氣機(jī)氣動(dòng)穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明:高溫蒸汽的吸入使得壓氣機(jī)的穩(wěn)定邊界向著流量增大的方向移動(dòng),蒸汽量越大,對(duì)穩(wěn)定邊界造成的影響越大;溫升率對(duì)于壓氣機(jī)氣動(dòng)性能基本沒(méi)有產(chǎn)生影響;溫升越大,對(duì)穩(wěn)定邊界造成的影響越大;高溫蒸汽吸入對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)口處的氣體平均密度等產(chǎn)生影響,通道激波位置前移,損失增大,導(dǎo)致失速提前發(fā)生。對(duì)跨聲速轉(zhuǎn)子開(kāi)展全環(huán)的定常和非定常模擬,研究了壓氣機(jī)進(jìn)口高溫蒸汽分布對(duì)跨聲速轉(zhuǎn)子的氣動(dòng)穩(wěn)定性影響,定常模擬結(jié)果表明:當(dāng)蒸汽量相同時(shí),不同轉(zhuǎn)速下,隨著高溫蒸汽吸入面積的增大,轉(zhuǎn)子的無(wú)量綱穩(wěn)定工作范圍變大。通過(guò)非定常分析發(fā)現(xiàn),吸入高溫蒸汽的區(qū)域使得葉片通道內(nèi)的激波位置前移,激波強(qiáng)度增大,激波和葉尖泄漏流發(fā)生強(qiáng)烈的干涉,主流和泄漏流的摻混面前移,最后流動(dòng)嚴(yán)重堵塞,壓氣機(jī)進(jìn)入失速。對(duì)兩級(jí)低速軸流壓氣機(jī)開(kāi)展全環(huán)定常模擬,研究了高溫蒸汽吸入量和蒸汽分布對(duì)其氣動(dòng)穩(wěn)定性影響,結(jié)果表明:蒸汽吸入使低速軸流壓氣機(jī)穩(wěn)定邊界向流量增大的方向移動(dòng),無(wú)量綱穩(wěn)定范圍減小,且蒸汽吸入面積越大,穩(wěn)定工作范圍越小,與跨聲速軸流壓氣機(jī)的計(jì)算結(jié)果相反。通過(guò)流場(chǎng)分析認(rèn)為出現(xiàn)該趨勢(shì)的原因在于在低速壓氣機(jī)中,當(dāng)高溫蒸汽量較小時(shí),隨著蒸汽吸入面積的增大,畸變區(qū)內(nèi)的流動(dòng)情況雖然略有改善,但基本相差不大,但蒸汽吸入面積較大時(shí),畸變區(qū)的面積卻大幅度增大,使得大部分的通道內(nèi)流動(dòng)狀況惡化,這對(duì)于低速軸流壓氣機(jī)的失速起著主導(dǎo)作用,而對(duì)于跨聲速壓氣機(jī)單轉(zhuǎn)子,通道內(nèi)存在激波等結(jié)構(gòu),流動(dòng)狀況比低速壓氣機(jī)復(fù)雜,當(dāng)蒸汽吸入面積較小時(shí),畸變區(qū)的流動(dòng)狀況較為惡劣,隨著蒸汽面積的增大,流動(dòng)狀況得到了較好的改善,這對(duì)跨聲速壓氣機(jī)帶來(lái)了不同的影響。此外,當(dāng)蒸汽吸入面積相同時(shí),高溫蒸汽量越大,對(duì)兩級(jí)低速軸流壓氣機(jī)帶來(lái)的不利影響更顯著。
【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】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V233;V271.492
【圖文】：

圖 1.1 蒸汽彈射起飛示意圖汽彈射方式具有加速性好、安全性高、彈射能量大等優(yōu)點(diǎn)，能夠在較短止加速到離艦速度，因此世界上現(xiàn)役的大中型航母多采用這種方式。雖著，但當(dāng)艦載機(jī)起飛時(shí)蒸汽彈射器會(huì)出現(xiàn)蒸汽泄漏的現(xiàn)象，容易導(dǎo)致發(fā)

圖 1.2 吸入高溫蒸汽對(duì)壓氣機(jī)工作點(diǎn)的影響合后，氣體常數(shù)將升高，比熱比降低，而蒸汽在這些因素都會(huì)使風(fēng)扇/壓氣機(jī)的工作特性改變。當(dāng)氣機(jī)的性能和穩(wěn)定性影響越明顯。當(dāng)風(fēng)扇進(jìn)口處換算流量

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本文編號(hào)：2715245