基于0D/2D耦合计算下的涡桨发动机总体性能研究

发布时间：2024-12-08 22:55

　　涡桨发动机以其在高亚音速飞行条件下推进效率高、耗油率低等优点广泛应用于军用中小型运输机、民用支线客机和通用飞机上。高性能计算技术及现代通讯技术的结合促使着航空发动机的研制由传统的以大量试验为基础的0D设计向以CFD技术和计算机仿真技术为主的预测设计方向发展,以减少设计周期、提高研制效率。本文针对某三轴涡桨发动机开展了0D/2D耦合计算下的总体性能研究,主要分为三个部分:首先,本文的0D仿真都是基于T-MATS平台下开展的,详细介绍了T-MATS平台下各模块的理论基础,基于该平台建立了某型涡轴发动机的性能仿真模型并验证了该平台用于航空发动机建模的准确性,基于T-MATS平台建立了某涡桨发动机的0D性能仿真模型并针对涡桨发动机的可用功分配提出两种优化方案。然后,2D计算以吴仲华教授的S1/S2两类流面理论为基础,详细介绍了基于S1流面的发动机叶轮机械设计方法并应用该方法对三台压气机及三种不同方案的自由涡轮和尾喷管进行2D流道和叶型设计,通过S1流面和2D轴对称通流CFD计算验证,表明部件气动性能满足发动机总体性能指标。最后,采用0D/2D耦合的计算方法对涡桨发动机的三种可用功分配方案进行计算...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡桨发动机研究现状
        1.2.2 发动机性能数值仿真研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 基于TMATS平台下的发动机0D仿真
    2.1 T-MATS主要模块
        2.1.1 叶轮机械模块
        2.1.2 传感器与控制器
        2.1.3 T-MATS求解模块
        2.1.4 模型发展工具
    2.2 T-MATS平台验证
        2.2.1 涡轴发动机各部件设计参数及损失系数
        2.2.2 涡轴发动机性能计算结果
    2.3 基于T-MATS下的0D涡桨发动机总体性能计算
        2.3.1 涡桨发动机各部件设计参数及损失系数
        2.3.2 涡桨发动机性能计算结果
        2.3.3 涡桨发动机可用功分配问题
    2.4 本章小结
第三章 发动机叶轮机械设计
    3.1 基于S1流面的压气机叶片设计方法
        3.1.1 压气机流道尺寸的确定
        3.1.2 压气机速度三角形设计
        3.1.3 叶片排之间内、外径点的计算
        3.1.4 展弦比和稠度的选取
        3.1.5 基元叶型及叶片的设计方法
        3.1.6 压气机设计案例二
        3.1.7 压气机设计案例三
    3.2 基于S1流面的涡轮叶片设计方法
        3.2.1 涡轮流道尺寸的确定
        3.2.2 涡轮速度三角形设计
        3.2.3 展弦比和稠度的选取
        3.2.4 基于贝塞尔样条曲线的涡轮叶型参数化设计方法
        3.2.5 方案一的自由涡轮设计
        3.2.6 方案二的自由涡轮设计
    3.3 本章小结
第四章 基于0D/2D耦合的涡桨发动机非设计点总体性能优化分析
    4.1 基于S1/S2耦合的流道CFD计算概述
    4.2 压气机的CFD计算
        4.2.1 案例一压气机CFD计算
        4.2.2 案例二风扇CFD计算
        4.2.3 案例三压气机CFD计算
    4.3 涡轮的CFD计算
        4.3.1 原始方案自由涡轮CFD计算
        4.3.2 方案一自由涡轮CFD计算
        4.3.3 方案二自由涡轮CFD计算
    4.4 0D/2D耦合的涡桨发动机非设计点总体性能优化分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本文主要工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：4015137