【摘要】：大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道處有一圈出口導(dǎo)流葉片(outlet guide vane,OGV),具有將風(fēng)扇出口的氣流進(jìn)行整流和轉(zhuǎn)為軸向出氣的功能,而外涵出口附近亦有用于支承外涵道與機(jī)匣的支板,支板與OGV相比,葉型厚度、長(zhǎng)度均較大,會(huì)對(duì)外涵的流動(dòng)產(chǎn)生較大影響。一般兩者在外涵處沿軸向呈前后分布,現(xiàn)將支板與OGV分布在同一軸向并排位置,稱為支板融合OGV結(jié)構(gòu),可以有效地減小發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸,減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量,并且具有改善氣動(dòng)性能以及降低噪音的良好效果。為了研究不同葉高處的支板融合OGV葉柵的全工況性能,本文針對(duì)該支板融合OGV結(jié)構(gòu),截取20%、50%、80%葉高處支板融合OGV葉型,進(jìn)行了流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算研究,對(duì)50%葉柵進(jìn)行了平面葉柵吹風(fēng)試驗(yàn),將試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。全文主要分為以下三部分:對(duì)平面葉柵試驗(yàn)進(jìn)行了說明:詳細(xì)介紹了試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)設(shè)備;通過數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)試驗(yàn)可行性進(jìn)行了分析,研究了流動(dòng)周期性、縮尺模型、二維與三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)葉柵性能的影響;對(duì)葉柵氣動(dòng)性能參數(shù)的測(cè)量方法進(jìn)行了研究。進(jìn)行了進(jìn)口0.4Ma下-6°,0°,10°攻角以及進(jìn)口0.7Ma下0°攻角的50%葉高平面葉柵試驗(yàn),將結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果具有較好的一致性;攻角的增大或減小、進(jìn)口馬赫數(shù)的增大,均會(huì)使葉柵尾跡增大;整個(gè)葉柵的OGV出氣角基本分布在0°附近,支板吸壓力面兩側(cè)氣流角變化較大,當(dāng)攻角或進(jìn)口馬赫數(shù)增大時(shí),支板壓力面?zhèn)葰饬魈澽D(zhuǎn)逐漸增大;攻角的增大使得葉片的最大載荷位置前移,載荷量增大。采用NUMECA軟件對(duì)支板融合OGV結(jié)構(gòu)的20%,50%,80%葉柵進(jìn)行了不同攻角、不同進(jìn)口馬赫數(shù)下葉柵的流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算,對(duì)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),葉柵在設(shè)計(jì)零攻角下的總壓損失相對(duì)較小,隨著攻角增大或減小,葉片表面附面層出現(xiàn)分離,損失逐漸增大,且正攻角下?lián)p失增大更為明顯;隨著進(jìn)口馬赫數(shù)的增大,葉柵損失也相應(yīng)增大,大負(fù)攻角下葉柵通道產(chǎn)生激波,流道堵塞,葉柵正常工作的攻角范圍也逐漸減小,當(dāng)進(jìn)口馬赫數(shù)增大到0.8左右時(shí),葉柵僅能在正攻角下工作。
【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
【分類號(hào)】：V235.13
【圖文】：

不利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。因此，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道支板的設(shè)計(jì)也是決定發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要部分。圖1.1 為原始支板與 OGV 軸向分布結(jié)構(gòu)，與其相比，采用支板融合 OGV 的設(shè)計(jì)（如圖 1.2 所示）可以更好的縮短軸向距離，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸，同時(shí)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，并且具有改善氣動(dòng)性能以及降低噪音的良好效果[7]。圖 1.1 原始支板 OGV 軸向分布結(jié)構(gòu)圖 1.2 改進(jìn)后的支板融合 OGV 結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)如今已經(jīng)十分普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展使得其計(jì)算速度成倍的增加，在工程應(yīng)用上具有方便、快捷、準(zhǔn)確的功能。計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）受益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在流體機(jī)械工程領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。對(duì)平面葉柵進(jìn)行數(shù)值模擬研究大大加深了我們對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，CFD 所能提供的流場(chǎng)細(xì)節(jié)是試驗(yàn)測(cè)量所不OGVFanStrutFanOGV&Strut

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲產(chǎn)生不利影響。許多研究表明發(fā)動(dòng)機(jī)外涵支板機(jī)噪聲的多種原因之一[3-5]。隨著適航、環(huán)保的要求越來越高，研究逐漸成為發(fā)動(dòng)機(jī)研究的熱門方向，歐美許多國(guó)家為此制定劃[6]。在結(jié)構(gòu)方面，支板的存在也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸、重量因此，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道支板的設(shè)計(jì)也是決定發(fā)動(dòng)機(jī)性能 OGV 軸向分布結(jié)構(gòu)，與其相比，采用支板融合 OGV 的設(shè)計(jì)軸向距離，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸，同時(shí)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，并且的良好效果[7]。圖 1.1 原始支板 OGV 軸向分布結(jié)構(gòu)OGVFanStrutOGV&Strut

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本文編號(hào)：2738363