航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種在高溫高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)必然需要高效的冷卻封嚴(yán)系統(tǒng),而這些需求最終都?xì)w結(jié)到對(duì)冷氣品質(zhì)的高要求上。去旋系統(tǒng)作為引氣過(guò)程的重要一環(huán),其性能的優(yōu)劣對(duì)冷氣品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。為了探索去旋噴嘴式減渦器的結(jié)構(gòu)變化對(duì)共轉(zhuǎn)盤(pán)腔徑向內(nèi)流壓力損失的影響規(guī)律,對(duì)不同工況和噴嘴結(jié)構(gòu)下的去旋系統(tǒng)開(kāi)展了數(shù)值研究。具體研究?jī)?nèi)容有:（1）對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)的常用結(jié)構(gòu)變化形式進(jìn)行分析,總結(jié)出幾種典型的結(jié)構(gòu)變化形式,并設(shè)計(jì)只具有單一結(jié)構(gòu)變化形式的去旋噴嘴進(jìn)行數(shù)值模擬研究;（2）針對(duì)噴嘴截面為矩形的去旋噴嘴,展開(kāi)了噴嘴截面無(wú)量綱寬度對(duì)去旋系統(tǒng)性能影響規(guī)律的研究。研究表明:去旋噴嘴可有效提高共轉(zhuǎn)盤(pán)腔內(nèi)壓力損失開(kāi)始急劇增長(zhǎng)的臨界轉(zhuǎn)速;方形噴嘴與圓形噴嘴降低壓力損失效果接近;縮小噴嘴入口方向與氣流旋轉(zhuǎn)速度方向之間的夾角可有效改善噴嘴的進(jìn)氣條件;同一周向位置,噴嘴總流通面積保持不變,沿軸向增加噴嘴數(shù)目會(huì)造成更多的壓力損失;隨著矩形截面去旋噴嘴的截面無(wú)量綱寬度的增大,盤(pán)腔內(nèi)的壓力損失先減小后增大,對(duì)應(yīng)最小壓力損失的無(wú)量綱寬度隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大。 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

引氣流路

分的冷卻和封嚴(yán)都是采用高壓空氣。這部分高壓空氣主要引自高壓壓氣機(jī)。如圖 1.1 所示，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣系統(tǒng)中一個(gè)重要的引氣路徑是高壓氣體從高壓壓氣機(jī)引氣平臺(tái)通過(guò)輪盤(pán)間隙和鼓筒孔沿徑向內(nèi)流，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)盤(pán)腔流入壓氣機(jī)軸與壓氣機(jī)盤(pán)之間的間隙，并通過(guò)這些間隙流至發(fā)動(dòng)機(jī)中需要冷卻和封嚴(yán)的其他部位。在整個(gè)徑向內(nèi)流過(guò)程中，由于受到離心力和切向與徑向哥氏力的綜合影響，引氣會(huì)產(chǎn)生較大的壓力損失，這會(huì)對(duì)冷氣品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。而冷氣品質(zhì)的降低意味著同樣的冷卻和封嚴(yán)需求，會(huì)消耗更大的冷氣量。第三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中冷氣量占發(fā)動(dòng)機(jī)總的空氣流量的 17%~18%[1]，如果繼續(xù)提高引氣量，勢(shì)必會(huì)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生不利影響。為了盡可能降低引氣在盤(pán)腔中徑向內(nèi)流的壓力損失，有三種減渦器結(jié)構(gòu)可以使用：管式減渦器、去旋噴嘴式減渦器（無(wú)管式減渦器）和翅片式減渦器。三種減渦方式都是通過(guò)降低氣流的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而削弱與流動(dòng)方向相反的徑向哥氏力的阻力效果，從而達(dá)到減少?gòu)较騼?nèi)流過(guò)程的壓力損失的目的。其中，去旋噴嘴式減渦器是在盤(pán)腔的入口處設(shè)置一系列周向排布的方向與盤(pán)腔旋轉(zhuǎn)方向相反的去旋噴嘴。如圖 1.2 所示，通過(guò)噴嘴的射流作用，為流入盤(pán)腔的高壓氣體提供一個(gè)初始的與盤(pán)腔旋轉(zhuǎn)方向相反的速度，同時(shí)也可以對(duì)盤(pán)腔內(nèi)的氣體起到一種沖擊引流作用，達(dá)到降低氣流旋轉(zhuǎn)速度的目的。

計(jì)算公式為2ceF m r，其中，ceF 為質(zhì)點(diǎn)受到的離心 為質(zhì)點(diǎn)繞圓心的旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s），r 為質(zhì)點(diǎn)所處半徑里奧利力（Coriolis force），是對(duì)旋轉(zhuǎn)系中運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)由于移的一種描述。哥氏力是以牛頓經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)，為了分出的一種虛假力。質(zhì)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)系中相對(duì)于慣性系做直線(xiàn)運(yùn)原有方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，由于其參考系相對(duì)于慣性系是轉(zhuǎn)系不是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而是會(huì)發(fā)生一定的偏離，從旋轉(zhuǎn)系的生了運(yùn)動(dòng)方向的改變一樣。為了將牛頓經(jīng)典力學(xué)運(yùn)用到非析這種現(xiàn)象下的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀況，1835 年，法國(guó)氣象學(xué)家科種現(xiàn)象�？评飱W利力的計(jì)算公式如下：' v科里奧利力（N）， m 為質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量大�。╧g）， 為質(zhì)點(diǎn)所為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)系的運(yùn)動(dòng)速度（m/s）。在共轉(zhuǎn)盤(pán)腔內(nèi)徑向內(nèi)流的受力分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]反旋進(jìn)氣盤(pán)腔內(nèi)流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬[J]. 黃愛(ài)霞,王鎖芳.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2008(09)
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碩士論文
[1]帶去旋系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)盤(pán)腔內(nèi)流動(dòng)和換熱的數(shù)值研究[D]. 陳陽(yáng)春.南京航空航天大學(xué) 2009
[2]反預(yù)旋進(jìn)氣旋轉(zhuǎn)盤(pán)腔系統(tǒng)的流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算研究[D]. 武亞勇.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3305485