发动机进口静止/旋转部件结冰及结冰试验的相似研究

发布时间：2021-12-15 23:19

　　飞机在特定的气象条件下飞行,航空发动机的进口部件,如发动机支板、整流帽罩等会出现结冰现象。不断聚积的冰层会改变流道形状,减少流通面积,造成发动机性能恶化,脱落的冰层甚至会损坏发动机,对飞行安全造成难以预计的危害。本文采用数值模拟与试验研究相结合的方法对航空发动机进口静止部件和旋转帽罩的结冰问题进行了研究,并针对结冰试验的设计问题,根据结冰相似理论建立了一套发动机冰风洞试验设计方法。本文的主要工作包括:（1）采用时间多步法建立了航空发动机进口静止部件三维结冰计算模型,该模型考虑了液态水的溢流效应,并开发相应的三维结冰计算程序。研究了三维结冰数值计算的基本步骤,建立了结冰数值模拟的计算流程和算法:（1）采用欧拉-拉格朗日法求解空气-过冷水滴气液两相流场;（2）给出了部件表面水滴撞击特性的求解方法和步骤,提出了一种求解水收集系数的计算方法,并开发了相应的计算程序。通过对二维NACA0012翼型表面的水收集和三维轴对称进气道唇口的水收集进行的计算,验证了该方法的可靠性;（3）在Messinger结冰模型的基础上,提出了一种改进的三维结冰计算模型,该模型考虑了液态水的溢流效应,并针对该模型发展了... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

武汉仪表厂冰风洞示意图

如图 2-1 所示，云层温度对结冰强度及结冰次数有重要的影响。如图 2-2 所在研究空速和温度对飞机和发动机结冰的影响时发现，飞机低速飞行时，一般总飞机的前缘开始结冰。发动机进气道前缘结冰、机翼结冰、平尾结冰以及垂尾结飞机的飞行实践危害最大；飞机高速飞行时，飞机表面温度由于气动加热而升高造成结冰温度的降低，结冰强度的增加，同时还会使结冰位置和冰形不断改变。

如图 2-1 所示，云层温度对结冰强度及结冰次数有重要的影响。如图 2-2 所在研究空速和温度对飞机和发动机结冰的影响时发现，飞机低速飞行时，一般总飞机的前缘开始结冰。发动机进气道前缘结冰、机翼结冰、平尾结冰以及垂尾结飞机的飞行实践危害最大；飞机高速飞行时，飞机表面温度由于气动加热而升高造成结冰温度的降低，结冰强度的增加，同时还会使结冰位置和冰形不断改变。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锥角对旋转整流罩积冰影响的模拟实验[J]. 胡娅萍,吉洪湖,王健,陈宁立,曹广州,童辉,庞黎刚.  航空动力学报. 2014(03)
[2]航空发动机支板热滑油防冰性能试验[J]. 董威,朱剑鋆,周志翔,董奇.  航空学报. 2014(07)
[3]机翼三维结冰数值模拟[J]. 张丽芬,刘振侠,胡剑平.  航空计算技术. 2013(01)
[4]尾部可调的发动机进口支板结冰数值模拟研究[J]. 吕亚国,刘振侠,张丽芬,胡剑平.  航空计算技术. 2011(06)
[5]三维机翼结冰模拟[J]. 常士楠,苏新明,邱义芬.  航空学报. 2011(02)
[6]飞机三维结冰模型及其数值求解方法[J]. 易贤,桂业伟,朱国林.  航空学报. 2010(11)
[7]飞机机翼表面霜冰的三维数值模拟[J]. 张强,曹义华,钟国.  航空动力学报. 2010(06)
[8]结冰模拟与AEDC方法有效性的验证[J]. 常士楠,洪海华,张玉珠.  北京航空航天大学学报. 2009(06)
[9]一种改进的积冰试验相似准则及其评估[J]. 易贤,朱国林,桂业伟.  实验流体力学. 2008(02)
[10]飞机机翼结冰过程的数值模拟[J]. 陈维建,张大林.  航空动力学报. 2005(06)

博士论文
[1]航空发动机进口部件积冰的数值模拟研究[D]. 胡娅萍.南京航空航天大学 2009
[2]飞机积冰的数值计算与积冰试验相似准则研究[D]. 易贤.中国空气动力研究与发展中心 2007

硕士论文
[1]航空发动机进口支板及整流帽罩水滴撞击特性的计算分析[D]. 赵秋月.上海交通大学 2011
[2]关于飞机结冰的水滴撞击特性计算与结冰相似准则研究[D]. 王梓旭.中国空气动力研究与发展中心 2008
[3]发动机进气道唇口水滴撞击特性的数值模拟研究[D]. 顾海君.南京航空航天大学 2005



本文编号：3537328