發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)流道設(shè)計(jì)是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)初期確定發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件（風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、噴管）的流道尺寸,以供發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)與內(nèi)部各部件設(shè)計(jì)調(diào)用,是發(fā)動(dòng)機(jī)初步設(shè)計(jì)時(shí)的核心任務(wù)。通過對(duì)流道的計(jì)算可以在方案論證階段對(duì)整機(jī)尺寸有較為全面的掌握,確定總體方案能否滿足設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,流道和各部件設(shè)計(jì)需多次迭代和協(xié)調(diào)完成。精確合理的發(fā)動(dòng)機(jī)2D流道初步設(shè)計(jì)方法能準(zhǔn)確預(yù)估發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各部件的性能和尺寸,從而有效縮短迭代設(shè)計(jì)時(shí)間,同時(shí)基于流道設(shè)計(jì)結(jié)果和流道通流計(jì)算的2D總體性能研究也是發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能研究的發(fā)展趨勢(shì)。本文主要研究基于S1/S2流面耦合理論的航空發(fā)動(dòng)機(jī)流道設(shè)計(jì)技術(shù),確定特征截面馬赫數(shù)作為貫穿流道設(shè)計(jì)的核心參數(shù),開發(fā)了基于特征截面馬赫數(shù)給定下的發(fā)動(dòng)機(jī)流道設(shè)計(jì)方法。為保證流道的光滑性,流道選用三階貝塞爾樣條曲線構(gòu)型。本文根據(jù)某航改燃?xì)廨啓C(jī)總體性能參數(shù),應(yīng)用S1流面葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了燃?xì)廨啓C(jī)流道和壓氣機(jī)、渦輪葉型。本文改進(jìn)了課題組原有S2通流計(jì)算程序并進(jìn)行了驗(yàn)證,提高了一定的計(jì)算精度。隨后,在NASA Rotor67、某3.5級(jí)風(fēng)扇和普惠E3高壓渦輪三個(gè)算例中驗(yàn)證了基于周... 

【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)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

某小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)流道圖

S1/S2 耦合的 CFD 計(jì)算方法分析總體性能、優(yōu)化設(shè)計(jì)有很好的性價(jià)比。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)動(dòng)機(jī)流道設(shè)計(jì)方面的研究一直沒有受到應(yīng)有的重視，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)流道設(shè)計(jì)并沒有進(jìn)行太多深入研究。但是已有部分學(xué)者開始將目光鎖定流道設(shè)計(jì)相關(guān)研究，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)流道設(shè)計(jì)的思路以及設(shè)計(jì)過程中需要遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則�，F(xiàn)階段國內(nèi)外流道初步設(shè)計(jì)多采用給定發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)參數(shù)，再結(jié)合其它設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)參數(shù)來確定發(fā)動(dòng)機(jī)流道的方法。具體來說，首先給定發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)特征截面的流量和馬赫數(shù)；然后結(jié)合輪轂比、載荷系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)和壓氣機(jī)、渦輪等中徑等部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定各個(gè)特征截面尺寸；最后確定各個(gè)部件的長度，再連接各個(gè)部件構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī)流道，其中通過各部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)來確定各部件的軸向長度。值得注意的是，在整個(gè)流道設(shè)計(jì)過程中時(shí)刻需要保證壓氣機(jī)和渦輪的功率平衡、轉(zhuǎn)速平衡關(guān)系，保證各部件流道流量平衡。國內(nèi)鄭恒斌等[21]以得到最大發(fā)動(dòng)機(jī)推力為目標(biāo)，基于 Isight 優(yōu)化平臺(tái)并結(jié)合渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的重要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，優(yōu)化了某大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸參數(shù)、熱力循環(huán)參數(shù)和總體性能參數(shù)，并以此為依據(jù)確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何尺寸，初步得到了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的流道。

渦輪研究院的龔曉慶[22]基于現(xiàn)有設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)體系，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)各部發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)水平以及未來發(fā)展趨勢(shì)，綜合了某些強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)參數(shù)的應(yīng)關(guān)系等因素，發(fā)展了一種軍用小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)流道設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)了下一代推重比 12~15 軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)流道。龔曉慶在論文中截面馬赫數(shù)作為流道設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)，她還列舉了很多葉輪，如高壓渦輪 An2值的范圍，風(fēng)扇進(jìn)口葉尖切線速度的選取范圍，壓氣上限。這些葉輪機(jī)械準(zhǔn)則在設(shè)計(jì)流道過程中都非常實(shí)用，但龔曉慶沒有械的設(shè)計(jì)方法。比了 GEnx 和 Trent1000 的發(fā)動(dòng)機(jī)流道，發(fā)現(xiàn)雙轉(zhuǎn)子增壓級(jí)流道顯著高流道。對(duì)于雙轉(zhuǎn)子布局而言抬高增壓級(jí)的流路半徑的目的是獲得更高的升增壓級(jí)的壓比。但是雙轉(zhuǎn)子和三轉(zhuǎn)子兩種布局都無法解決風(fēng)扇和低壓，因此它們都需要采用尺寸巨大且沉重的多級(jí)低壓渦輪來帶動(dòng)大尺寸的菲爾德大學(xué)的 S. Muhammad[24]等針對(duì)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，從飛機(jī)對(duì)發(fā)化選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)參數(shù)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)提出了三轉(zhuǎn)子布機(jī)流道初步設(shè)計(jì)方法。

【參考文獻(xiàn)】：
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