當(dāng)飛機(jī)穿越含有過冷水滴的云層時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部件如支板、導(dǎo)向葉片等會(huì)發(fā)生積冰現(xiàn)象,輕則影響發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)性能,重則損毀整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),嚴(yán)重威脅飛行安全。目前國內(nèi)外對(duì)防冰的研究大都針對(duì)展向外形均勻的機(jī)翼,而對(duì)于三維特征顯著的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部件的防冰研究則較少。為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部件的防冰設(shè)計(jì)能力,驗(yàn)證課題組自主開發(fā)的三維帶水膜流動(dòng)的防冰計(jì)算程序的精度,本文對(duì)冰風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板進(jìn)行三維防冰數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究,在此基礎(chǔ)上,采用經(jīng)驗(yàn)證的計(jì)算程序?qū)u軸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣機(jī)匣內(nèi)支板的積冰特性開展數(shù)值研究。首先,本文建立了冰風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)真實(shí)尺寸渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板熱氣防冰的計(jì)算模型,采用自主開發(fā)的三維防冰計(jì)算程序,針對(duì)間斷最大結(jié)冰條件下的積冰、完全蒸發(fā)防冰和不完全蒸發(fā)防冰三種情況進(jìn)行數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果表明:霜冰積冰情況下,支板前緣最大局部水收集系數(shù)達(dá)0.85,最大積冰厚度約為6mm;在完全蒸發(fā)防冰情況下,支板表面無水膜,溫度從前緣向尾緣遞減,最高107℃,最低34℃;在不完全蒸發(fā)防冰情況下,支板表面水膜在前緣滯止點(diǎn)附近最厚,為0.11mm,溫度同樣從前緣向尾緣遞減,最高78℃,最低26℃。數(shù)值模擬還為以上兩種防冰... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部件結(jié)冰

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板三維防冰數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口部件所處的具體結(jié)冰條件不同，結(jié)冰的類型也存在差異，通常將其分為三類：霜冰、明冰和混合冰。這與飛機(jī)部件結(jié)冰的分類相同，以飛機(jī)部件結(jié)冰為例，介紹三種不同類型的結(jié)冰圖片如圖 1.2所示。當(dāng)環(huán)境溫度較低（低于-10℃），過冷水滴直徑較小，液態(tài)水含量較大時(shí)，通常結(jié)霜冰，如圖 1.2(a)所示，霜冰外形為白色不透明的粗糙塊狀，呈相對(duì)規(guī)則的楔形；當(dāng)環(huán)境溫度相對(duì)較高（高于-10℃），過冷水滴直徑較大，液態(tài)水含量較大時(shí)，通常結(jié)明冰，如圖 1.2(b)所示，明冰外形為透明光滑狀，形狀不規(guī)則，容易在翼型形成兩個(gè)冰角，嚴(yán)重破壞氣動(dòng)外形，危害極大；事實(shí)上，通常見到的結(jié)冰同時(shí)具有霜冰和明冰的特點(diǎn)，稱為混合冰，如圖 1.2(c)所示，前緣駐點(diǎn)區(qū)域結(jié)明冰，后部結(jié)霜冰，容易在（-10~-20℃）的環(huán)境溫度條件下形成，表面粗糙，形狀也不規(guī)則，危害也極大。

流量減小20%時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪入口的空氣溫度增加140℃。渦輪入口溫度一旦增加，必會(huì)縮短其使用壽命，甚至可能燒壞渦輪。為避免燒壞渦輪，當(dāng)渦輪達(dá)到或超過設(shè)計(jì)的允許最高溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)或被停止工作。圖1.3表示了某渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪空氣溫度、燃油比流量、推力隨時(shí)間（表征結(jié)冰程度）t的變化關(guān)系[5]，可見結(jié)冰已嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。其次，結(jié)冰對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口的氣動(dòng)影響也非常大，可能會(huì)出現(xiàn)流場畸變或者流動(dòng)分離，使得發(fā)動(dòng)機(jī)葉片難以保持平衡運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡或者動(dòng)力裝置劇烈振動(dòng)時(shí)，可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸承被破壞，造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞或熄火。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]迎風(fēng)表面三維積冰的數(shù)學(xué)模型與計(jì)算方法研究[D]. 曹廣州.南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]發(fā)動(dòng)機(jī)前緣導(dǎo)向葉片復(fù)合材料熱氣防冰系統(tǒng)性能研究[D]. 沈東.南京航空航天大學(xué) 2009
[2]三維機(jī)翼防冰熱載荷的數(shù)值模擬[D]. 管寧.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3415094