涡扇发动机涡轮后内外流场及壁面温度场数值研究

基于航空发动机红外辐射特性数值仿真的需求,建立涡扇发动机部件的几何模型,利用数值模拟结合实验验证的方法对涡轮后内外流场及壁面温度场进行研究。比较模型与常用模型的计算结果可得出:受发动机部件几何型面及安装特点影响,发动机喷管前的内部流场及壁面温度场都成明显的周期分布。壁面温度分布形态主要受波瓣混合器影响,但加力部件使高温区域面积减小,使壁面温度分布更快进入轴对称状态。加力部件降低了发动机内部的速度分布均匀度;同时也使截面参数分布更均匀。当采用环形混合器时,流向截面上流向涡尺寸大、强度小、温度掺混情况差。     

三维加力燃烧室湍流燃烧的数值模拟

本文对涡扇发动机三维加力燃烧室内的气相湍流燃烧过程进行了数值模拟。湍流模型采用标准ｋ－ｅ模型,湍流燃烧采用涡旋破碎（ＥＢＵ）模型,数值方法采用ＳＩＭＰＬＥ算法。计算结果定性合理。     

发动机喷口面积对加力接通影响的试飞研究

为了研究涡扇发动机喷口面积调节对高空加力接通的影响,开展了飞行试验研究。试飞中出现在加力起动阶段点火成功后,喷口面积放大不足导致风扇后压力急剧增高,发动机主动退出加力,在加力点火成功后增加加力燃油流量时,喷口面积过度放大使得加力燃烧室压力较低而熄火。通过调整喷口控制参数,提高加力点火阶段尾喷口面积放大程度,提高了加力接通性能;通过降低在供油量增加时刻的尾喷口面积放大程度,加力燃烧室能够持续稳定燃烧。试验结果表明：对尾喷口面积控制规律的调节显著提高了发动机的加力接通能力,对于其它涡扇发动机的加力接通设计与改进具有一定的借鉴意义。     

波瓣混合器内扩张角对一体化加力燃烧室性能的影响

通过开源场运算和OpenFOAM中二次开发的数值计算程序对某型一体化加力燃烧室进行了数值仿真研究,并基于仿真结果定量分析了波瓣混合器内扩张角对加力燃烧室气动热力性能的影响。结果表明:随着内扩张角的增大,强化了加力燃烧室中流体的混合效果,但同时也导致了较大的总压能损失。在加力燃烧室出口处,相对于基准环形混合器模型,内扩张角25°模型对应的热混合效率提升了16.2%、总压恢复系数相对下降了0.88%。当内扩张角逐渐增加时,缩小了不考虑与考虑辐射换热时热混合效率的差值,即减弱了辐射换热强化热掺混的效果。