發(fā)動機氣動流道設(shè)計是在航空發(fā)動機設(shè)計初期確定發(fā)動機主要部件（風(fēng)扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、加力燃燒室、噴管）的流道尺寸,以供發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)與內(nèi)部各部件設(shè)計調(diào)用,是發(fā)動機初步設(shè)計時的核心任務(wù)。通過對流道的計算可以在方案論證階段對整機尺寸有較為全面的掌握,確定總體方案能否滿足設(shè)計要求。在整個設(shè)計過程中,流道和各部件設(shè)計需多次迭代和協(xié)調(diào)完成。精確合理的發(fā)動機2D流道初步設(shè)計方法能準(zhǔn)確預(yù)估發(fā)動機內(nèi)部各部件的性能和尺寸,從而有效縮短迭代設(shè)計時間,同時基于流道設(shè)計結(jié)果和流道通流計算的2D總體性能研究也是發(fā)動機總體性能研究的發(fā)展趨勢。本文主要研究基于S1/S2流面耦合理論的航空發(fā)動機流道設(shè)計技術(shù),確定特征截面馬赫數(shù)作為貫穿流道設(shè)計的核心參數(shù),開發(fā)了基于特征截面馬赫數(shù)給定下的發(fā)動機流道設(shè)計方法。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總體性能參數(shù),應(yīng)用S1流面葉輪機械設(shè)計方法設(shè)計了燃?xì)廨啓C流道和壓氣機、渦輪葉型。本文改進(jìn)了課題組原有S2通流計算程序并進(jìn)行了驗證,提高了一定的計算精度。隨后,在NASA Rotor67、某3.5級風(fēng)扇和普惠E3高壓渦輪三個算例中驗證了基于周... 

【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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

某小涵道比渦扇發(fā)動機整機流道圖

S1/S2 耦合的 CFD 計算方法分析總體性能、優(yōu)化設(shè)計有很好的性價比。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)動機流道設(shè)計方面的研究一直沒有受到應(yīng)有的重視，國內(nèi)外學(xué)者對流道設(shè)計并沒有進(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)計相關(guān)研究，提出了發(fā)動機流道設(shè)計的思路以及設(shè)計過程中需要遵循的設(shè)計準(zhǔn)則�，F(xiàn)階段國內(nèi)外流道初步設(shè)計多采用給定發(fā)動機熱力循環(huán)參數(shù)，再結(jié)合其它設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計參數(shù)來確定發(fā)動機流道的方法。具體來說，首先給定發(fā)動機各個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)計參數(shù)和壓氣機、渦輪等中徑等部件的設(shè)計準(zhǔn)則確定各個特征截面尺寸；最后確定各個部件的長度，再連接各個部件構(gòu)造發(fā)動機流道，其中通過各部件的詳細(xì)設(shè)計來確定各部件的軸向長度。值得注意的是，在整個流道設(shè)計過程中時刻需要保證壓氣機和渦輪的功率平衡、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)動機推力為目標(biāo)，基于 Isight 優(yōu)化平臺并結(jié)合渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的重要設(shè)計準(zhǔn)則，優(yōu)化了某大涵道比渦扇發(fā)動機的尺寸參數(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)動機的幾何尺寸，初步得到了整個發(fā)動機的流道。

渦輪研究院的龔曉慶[22]基于現(xiàn)有設(shè)計流程和設(shè)計體系，結(jié)合發(fā)動機各部發(fā)動機設(shè)計技術(shù)水平以及未來發(fā)展趨勢，綜合了某些強度和結(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)動機流道設(shè)計方法，并設(shè)計了下一代推重比 12~15 軍用渦扇發(fā)動機氣動流道。龔曉慶在論文中截面馬赫數(shù)作為流道設(shè)計的重要設(shè)計參數(shù)，同時，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。這些葉輪機械準(zhǔn)則在設(shè)計流道過程中都非常實用，但龔曉慶沒有械的設(shè)計方法。比了 GEnx 和 Trent1000 的發(fā)動機流道，發(fā)現(xiàn)雙轉(zhuǎn)子增壓級流道顯著高流道。對于雙轉(zhuǎn)子布局而言抬高增壓級的流路半徑的目的是獲得更高的升增壓級的壓比。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低壓渦輪來帶動大尺寸的菲爾德大學(xué)的 S. Muhammad[24]等針對大涵道比渦扇發(fā)動機，從飛機對發(fā)化選擇發(fā)動機的熱力循環(huán)參數(shù)，根據(jù)發(fā)動機的性能參數(shù)提出了三轉(zhuǎn)子布機流道初步設(shè)計方法。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于2D流道設(shè)計下的發(fā)動機總體性能研究[D]. 吳明峰.南京航空航天大學(xué) 2017
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[3]航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計及組合優(yōu)化方法研究[D]. 付堯.南京航空航天大學(xué) 2016
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本文編號：3473853