支板融合OGV平面叶栅试验

发布时间：2020-07-02 15:30

【摘要】：大涵道比涡扇发动机的外涵道处有一圈出口导流叶片(outlet guide vane,OGV),具有将风扇出口的气流进行整流和转为轴向出气的功能,而外涵出口附近亦有用于支承外涵道与机匣的支板,支板与OGV相比,叶型厚度、长度均较大,会对外涵的流动产生较大影响。一般两者在外涵处沿轴向呈前后分布,现将支板与OGV分布在同一轴向并排位置,称为支板融合OGV结构,可以有效地减小发动机的尺寸,减轻发动机的质量,并且具有改善气动性能以及降低噪音的良好效果。为了研究不同叶高处的支板融合OGV叶栅的全工况性能,本文针对该支板融合OGV结构,截取20%、50%、80%叶高处支板融合OGV叶型,进行了流场数值计算研究,对50%叶栅进行了平面叶栅吹风试验,将试验结果与计算结果进行了比较分析。全文主要分为以下三部分:对平面叶栅试验进行了说明:详细介绍了试验台及试验设备;通过数值计算的方法对试验可行性进行了分析,研究了流动周期性、缩尺模型、二维与三维流场结构对叶栅性能的影响;对叶栅气动性能参数的测量方法进行了研究。进行了进口0.4Ma下-6°,0°,10°攻角以及进口0.7Ma下0°攻角的50%叶高平面叶栅试验,将结果与计算结果进行了对比,发现试验结果与计算结果具有较好的一致性;攻角的增大或减小、进口马赫数的增大,均会使叶栅尾迹增大;整个叶栅的OGV出气角基本分布在0°附近,支板吸压力面两侧气流角变化较大,当攻角或进口马赫数增大时,支板压力面侧气流亏转逐渐增大;攻角的增大使得叶片的最大载荷位置前移,载荷量增大。采用NUMECA软件对支板融合OGV结构的20%,50%,80%叶栅进行了不同攻角、不同进口马赫数下叶栅的流场数值模拟计算,对结果分析发现,叶栅在设计零攻角下的总压损失相对较小,随着攻角增大或减小,叶片表面附面层出现分离,损失逐渐增大,且正攻角下损失增大更为明显;随着进口马赫数的增大,叶栅损失也相应增大,大负攻角下叶栅通道产生激波,流道堵塞,叶栅正常工作的攻角范围也逐渐减小,当进口马赫数增大到0.8左右时,叶栅仅能在正攻角下工作。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V235.13
【图文】：

不利于提高发动机的推重比。因此，涡轮风扇发动机外涵道支板的设计也是决定发动机性能的重要部分。图1.1 为原始支板与 OGV 轴向分布结构，与其相比，采用支板融合 OGV 的设计（如图 1.2 所示）可以更好的缩短轴向距离，减小发动机的尺寸，同时减轻发动机的质量，并且具有改善气动性能以及降低噪音的良好效果[7]。图 1.1 原始支板 OGV 轴向分布结构图 1.2 改进后的支板融合 OGV 结构计算机如今已经十分普及，计算机技术的快速发展使得其计算速度成倍的增加，在工程应用上具有方便、快捷、准确的功能。计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）受益于计算机技术的发展，在流体机械工程领域发挥着重要的作用。对平面叶栅进行数值模拟研究大大加深了我们对航空发动机内部流动机理的认识，CFD 所能提供的流场细节是试验测量所不OGVFanStrutFanOGV&Strut

对发动机的噪声产生不利影响。许多研究表明发动机外涵支板机噪声的多种原因之一[3-5]。随着适航、环保的要求越来越高，研究逐渐成为发动机研究的热门方向，欧美许多国家为此制定划[6]。在结构方面，支板的存在也增加了发动机的尺寸、重量因此，涡轮风扇发动机外涵道支板的设计也是决定发动机性能 OGV 轴向分布结构，与其相比，采用支板融合 OGV 的设计轴向距离，减小发动机的尺寸，同时减轻发动机的质量，并且的良好效果[7]。图 1.1 原始支板 OGV 轴向分布结构OGVFanStrutOGV&Strut

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吕亚国;刘振侠;张丽芬;胡剑平;;尾部可调的发动机进口支板结冰数值模拟研究[J];航空计算技术;2011年06期

2 李国凡;;在摆铆机上摆铆装配自行车涨闸支板组件[J];机械工人;1988年05期

3 陈桥;;某型涡轴发动机内支板凸耳裂纹故障分析[J];机电技术;2017年04期

4 王应洋;李旭昌;张晶;王博;;小支板构型对射流作用的数值分析[J];弹箭与制导学报;2015年05期

5 孙冰;郑力铭;;超燃冲压发动机支板热环境及热防护方案[J];航空动力学报;2006年02期

6 黄其军;三点悬挂的左右支板不可互换或改变[J];广西农业机械化;1994年01期

7 田亮;刘宏宝;郭赛男;王峗卓;张晓宇;;不同支板构型对超声速流动影响的数值研究[J];河北工业大学学报;2019年04期

8 夏雪峰;高峰;王宏宇;张涵;;支板构型对煤油/空气混合影响数值分析[J];弹箭与制导学报;2016年06期

9 王掩刚;刘波;程荣辉;顾阳;;出口支板安装角对上游静叶流场畸变影响效应研究[J];西北工业大学学报;2008年03期

10 黄桂彬;吴达;王应洋;王旭东;;超燃燃烧室小支板三维尺寸数值优化[J];弹箭与制导学报;2017年01期

相关会议论文 前10条

1 秦飞;何国强;刘佩进;李鹏飞;;轴对称结构支板火箭超燃冲压发动机性能模拟分析[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年

2 景辰岑;史新兴;马雪松;;超声速冷态流场中基于支板喷射煤油的研究[A];第七届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2012年

3 杨军;娄德仓;刘华;;发动机进口支板流动换热试验[A];探索 创新 交流——第六届中国航空学会青年科技论坛文集（下册）[C];2014年

4 景辰岑;史新兴;马雪松;;超声速冷态流场中基于支板喷射煤油的研究[A];高超声速专题研讨会暨第五届全国高超声速科学技术会议论文集[C];2012年

5 王伟龙;金捷;季鹤鸣;;新型稳焰支板冷态流场数值模拟研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第41分会：燃料与燃烧化学[C];2014年

6 岳连捷;龚鹏;肖雅斌;王世芬;张新宇;;带中心支板侧压进气道流场特性研究[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年

7 张卫浩;李超;金福艺;;航空发动机承力支板结构特征对承力系统变形协调及振动特性的影响规律研究[A];中国航天第三专业信息网第三十九届技术交流会暨第三届空天动力联合会议论文集——S07结构、强度和可靠性技术[C];2018年

8 李智;陈立红;顾洪斌;李飞;张新宇;;小支板增强超声速混合的实验研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年

9 高亚玮;周文博;;改进检测方法提高支板检测效率[A];2012陕西省第十三届无损检测年会论文集[C];2012年

10 杨浩;方祥军;;带中心支板的超燃冲压燃烧室数值研究[A];中国航天第三专业信息网第三十七届技术交流会暨第一届空天动力联合会议论文集[C];2016年

相关博士学位论文 前5条

1 宗有海;基于支板喷射技术的液体碳氢燃料超声速燃烧组织研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 汤祥;RBCC支板火箭超燃模态动态过程与性能研究[D];西北工业大学;2015年

3 黄拯;高温与超音速条件下发汗冷却基础问题研究[D];清华大学;2015年

4 胡娅萍;航空发动机进口部件积冰的数值模拟研究[D];南京航空航天大学;2009年

5 熊宴斌;超声速主流条件发汗冷却的流动和传热机理研究[D];清华大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张敏;发动机进口支板三维防冰数值模拟与试验研究[D];南京航空航天大学;2019年

2 杜峰;支板融合OGV平面叶栅试验[D];南京航空航天大学;2019年

3 明晓杰;支板模型根部流动结构的数值研究[D];沈阳航空航天大学;2018年

4 王培伟;斜支板承力框架蜡模模具的制造技术研究[D];大连理工大学;2016年

5 张军龙;支板/壁面燃油分配对超声速燃烧室燃烧性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 张宇杰;支板发动机引射模态混合增强特性研究[D];国防科学技术大学;2012年

7 袁月薇;大涵道比风扇支板融合OGV气动优化设计[D];南京航空航天大学;2017年

8 赵延辉;基于凹腔—支板火焰稳定器的超声速燃烧室实验与数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2011年

9 马科昌;发动机进口支板防冰加热功率分布特性研究[D];南京航空航天大学;2015年

10 陈翔;凹腔与支板稳定组合加力燃烧室冷态流场特性研究[D];南京航空航天大学;2013年

本文编号：2738363