本文關(guān)鍵詞：Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)數(shù)值仿真與分析

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【摘要】：Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是美國(guó)波音和Aerojet公司合作研制的將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭增強(qiáng)型引射沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)整合的一種新型T/RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)。本文針對(duì)Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng),開(kāi)展了總體性能計(jì)算、氣動(dòng)型面設(shè)計(jì)與數(shù)值仿真研究,主要探究在寬?cǎi)R赫數(shù)工作范圍下三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作能否實(shí)現(xiàn)推力連續(xù)以及其排氣系統(tǒng)相互之間的氣動(dòng)干涉等流動(dòng)特征。首先,介紹了Trijet發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,分析了其排氣系統(tǒng)的構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上,確定了Trijet組合發(fā)動(dòng)機(jī)的總體計(jì)算方法,建立了簡(jiǎn)化的ERJ一維數(shù)學(xué)模型和DMRJ超燃模態(tài)的準(zhǔn)一維計(jì)算模型,結(jié)合GasTurb軟件,開(kāi)展了Trijet組合發(fā)動(dòng)機(jī)總體計(jì)算方法研究,并與國(guó)外文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了算例比較和驗(yàn)證。其次,對(duì)國(guó)外文獻(xiàn)中的飛行包線(xiàn)進(jìn)行了合理的修改和補(bǔ)充,以本課題組王衛(wèi)星老師設(shè)計(jì)的內(nèi)折式進(jìn)氣道參數(shù)為計(jì)算輸入條件,采用已建立的Trijet組合發(fā)動(dòng)機(jī)的總體計(jì)算方法,得到了理想狀態(tài)和固定型面兩種條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)推力曲線(xiàn)及排氣系統(tǒng)氣動(dòng)參數(shù),比較分析了兩種不同模型計(jì)算得到的速度特性,給出了三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間的流量分配。最后,根據(jù)固定型面下的噴管參數(shù),對(duì)Trijet的三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管分別展開(kāi)了初步氣動(dòng)設(shè)計(jì),采用CFD技術(shù),對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行了修改和簡(jiǎn)化處理,得到了較合理的氣動(dòng)方案。并對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)、五個(gè)典型非設(shè)計(jì)點(diǎn)以及四個(gè)過(guò)渡模態(tài)下的排氣系統(tǒng)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值仿真,分析了噴管流場(chǎng)的流動(dòng)特征和流動(dòng)機(jī)理,研究結(jié)果對(duì)組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪/火箭基組合循環(huán) 排氣系統(tǒng) 總體計(jì)算 氣動(dòng)設(shè)計(jì) 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V236
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理21-25
• 2.1 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理21-23
• 2.2 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造分析23-25
• 第三章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能計(jì)算方法25-38
• 3.1 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型25-32
• 3.1.1 ERJ一維理論模型25-29
• 3.1.2 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)一維分析模型29-32
• 3.2 總體計(jì)算方法驗(yàn)證32-37
• 3.2.1 來(lái)流條件及進(jìn)氣道參數(shù)32-33
• 3.2.2 算例33-35
• 3.2.3 計(jì)算結(jié)果分析比較35-37
• 3.3 小結(jié)37-38
• 第四章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)熱力計(jì)算38-50
• 4.1 進(jìn)氣道參數(shù)38-40
• 4.1.1 飛行包線(xiàn)38-39
• 4.1.2 進(jìn)氣道流量系數(shù)39-40
• 4.1.3 進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)40
• 4.2 氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算40-44
• 4.2.1 理想狀態(tài)氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算40-42
• 4.2.2 固定型面氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算42-43
• 4.2.3 DMRJ通流狀態(tài)氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算43-44
• 4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)流量分配44-45
• 4.4 總體性能計(jì)算及分析45-49
• 4.4.1 總體計(jì)算結(jié)果45-47
• 4.4.2 速度特性47-49
• 4.5 小結(jié)49-50
• 第五章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真50-71
• 5.1 三維DMRJ噴管設(shè)計(jì)50-51
• 5.2 二元可調(diào)TE噴管設(shè)計(jì)51-56
• 5.2.1 等面積圓轉(zhuǎn)正方51-53
• 5.2.2 維托辛斯基曲線(xiàn)/特征線(xiàn)法53-54
• 5.2.3 不同飛行狀態(tài)型面對(duì)比54-55
• 5.2.4 TE整體設(shè)計(jì)55-56
• 5.3 三維ERJ噴管/調(diào)節(jié)板設(shè)計(jì)56-64
• 5.3.1 初始設(shè)計(jì)方案56-57
• 5.3.2 簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案57-59
• 5.3.3 三維擴(kuò)張段設(shè)計(jì)方法59-64
• 5.4 數(shù)值仿真方法簡(jiǎn)介64-66
• 5.4.1 數(shù)值仿真軟件64
• 5.4.2 網(wǎng)格劃分及計(jì)算域64-65
• 5.4.3 邊界條件及湍流模型65-66
• 5.5 不同設(shè)計(jì)模型數(shù)值仿真結(jié)果66-70
• 5.5.1 DMRJ兩種模型仿真計(jì)算結(jié)果66-67
• 5.5.2 ERJ四種設(shè)計(jì)方案計(jì)算結(jié)果67-68
• 5.5.3 不同調(diào)節(jié)板角度計(jì)算結(jié)果68-70
• 5.6 小結(jié)70-71
• 第六章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)流動(dòng)機(jī)理分析71-99
• 6.1 設(shè)計(jì)狀態(tài)71-73
• 6.2 非設(shè)計(jì)狀態(tài)73-87
• 6.2.1 M=0.5 亞音速TE與ERJ共同工作73-77
• 6.2.2 M=2.0 超音速TE與ERJ共同工作77-80
• 6.2.3 M=3.0 ERJ單獨(dú)工作80-83
• 6.2.4 M=4.0 亞燃模態(tài)DMRJ單獨(dú)工作83-85
• 6.2.5 M=6.0 超燃模態(tài)DMRJ單獨(dú)工作85-87
• 6.3 過(guò)渡模態(tài)87-94
• 6.3.1 TE與ERJ過(guò)渡模態(tài)87-92
• 6.3.2 ERJ與DMRJ過(guò)渡模態(tài)92-94
• 6.4 推力分析94-96
• 6.5 變比熱影響96-98
• 6.6 小結(jié)98-99
• 第七章 總結(jié)與展望99-102
• 7.1 工作總結(jié)99-101
• 7.2 工作展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-106
• 致謝106-107
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文107

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：700455