【摘要】：隨著時代的進步與發(fā)展,人們對飛機的綜合性能提出了更高的要求,機載電子設(shè)備數(shù)量及種類的不斷增多,集成程度的提高,整機熱負(fù)荷和熱流密度隨之急劇增大,如何將這些熱量及時有效排放到外界,關(guān)乎到飛機飛行安全性及相關(guān)設(shè)備的工作性能、使用壽命。改善飛機冷卻系統(tǒng),提升其散熱量,逐漸成為人們的關(guān)注焦點。為此,本文設(shè)計了一種面式空氣一滑油散熱器,能夠提升飛機發(fā)動機滑油系統(tǒng)的冷卻能力和散熱效率,可應(yīng)用于商用大飛機,有效應(yīng)對飛機在近地面低速滑行時發(fā)動機產(chǎn)生巨大熱量的問題。論文的主要工作分為以下幾個部分:第一,本文首先對飛機發(fā)動機的滑油冷卻方式進行簡單介紹,并對比不同類型滑油散熱器的優(yōu)劣性。對面式空氣—滑油散熱器的工作原理、安裝位置及結(jié)構(gòu)設(shè)計進行詳細(xì)說明,并對其熱量傳遞過程做了詳細(xì)的分析。第二,針對散熱器肋片,采用理論計算和數(shù)值模擬分析了在有無空氣旁流的狀態(tài)下散熱器的熱阻和空氣壓降與來流空氣速度的變化規(guī)律。搭建小型低速風(fēng)洞試驗臺,實驗結(jié)果表明,有旁流條件下實驗與理論誤差在25%以內(nèi),以此驗證數(shù)值模擬的邊界條件設(shè)置合理性、數(shù)值模擬結(jié)果可靠性。研究了實際工況下散熱器的傳熱和流動規(guī)律,得到了在實際工況下肋片的最佳參數(shù):N=44/t=1.0。第三,針對散熱器的流道,選取三種不同的流道結(jié)構(gòu):無流道,S型和并型流道,并對比了不同流道結(jié)構(gòu)的流體狀態(tài)、進出口壓降、流量均勻性等流動特性。針對S型流道壓降大、并型流道流量均勻性差的問題,基于S型流道進行流道分叉設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,采用正交實驗和極差分析對改進方案進行評估和評價,分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動狀態(tài)的敏感特性,為滑油散熱器的流道設(shè)計方案提供理論依據(jù)。第四,針對整個散熱器,以單元模型為計算基礎(chǔ),采用不同的計算域劃分方法進行整個散熱器的計算分析,二者的誤差在2%以內(nèi),驗證了計算域劃分方法對結(jié)果的無差別性以及數(shù)值計算的可靠性。將最優(yōu)的流道方案與最佳的肋片參數(shù)結(jié)合,計算面式空氣—滑油散熱器在實際工況下的散熱量及滑油壓降,最終優(yōu)化后的散熱器在實際工況下的散熱器量為23.072KW,滑油壓降為298.522Kpa。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V245
【圖文】：

２．２面式空氣一滑油散熱器的原理及設(shè)計逡逑渦輪風(fēng)扇發(fā)動機由風(fēng)扇、高低壓氣機、燃燒室、高低壓渦輪等部分組成，其逡逑工作原理如下圖２．２所示。潤滑系統(tǒng)是發(fā)動機系統(tǒng)中的重要成員，而滑油散熱器逡逑則是潤滑系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一，目前的飛機發(fā)動機滑油冷卻形式主要是通過燃油逡逑冷卻和空氣冷卻兩種形式。一般而言，飛機上的滑油冷卻形式比較單一，只采用逡逑燃油冷卻，極少數(shù)的發(fā)動機類型同時采用兩種滑油冷卻形式，當(dāng)同時采用兩種冷逡逑卻方式時，燃油冷卻為主要的冷卻形式，空氣冷卻作為補充作用，因此燃油冷卻逡逑后的滑油將繼續(xù)由空氣一滑油散熱器為它進一步冷卻，同時采用燃油冷卻、空氣逡逑冷卻的滑油冷卻過程如下圖２．３所示。燃油一滑油散熱器是將滑油的熱量傳遞給逡逑燃油（防止燃油中的水分結(jié)冰），使得滑油的溫度控制在安全范圍內(nèi)；空氣一滑逡逑油散熱器是通過空氣吸收滑油的熱量，從而達到給滑油降溫的目的，常見的空氣逡逑一滑油散熱器有兩種形式：調(diào)壓活門滑油系統(tǒng)中獨立存在的空氣冷卻滑油散熱器

渦輪風(fēng)扇發(fā)動機工作原理圖

滑油冷卻過程示意圖

【參考文獻】

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本文編號：2803843