【摘 要】
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随着近年来航空发动机性能的提升,发动机舱内通风冷却设计所面临的的挑战也越来越严峻。目前在工程设计的初期阶段,设计方案多变,需要用到大量的估算,而传统的对通风冷却设计好坏进行评估使用的CFD仿真计算方法在计算效率上已无法满足现在的需求。本文立足工程需要,在研究分析了流体网络法在其它领域中的应用后,提出了一种适用于发动机舱内的二维的流体网络模型建模方法;并在此网络模型的基础上,通过对流道内一维稳态运动
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随着近年来航空发动机性能的提升,发动机舱内通风冷却设计所面临的的挑战也越来越严峻。目前在工程设计的初期阶段,设计方案多变,需要用到大量的估算,而传统的对通风冷却设计好坏进行评估使用的CFD仿真计算方法在计算效率上已无法满足现在的需求。本文立足工程需要,在研究分析了流体网络法在其它领域中的应用后,提出了一种适用于发动机舱内的二维的流体网络模型建模方法;并在此网络模型的基础上,通过对流道内一维稳态运动方程的一系列演变与推导,得到了适用于该流体网络模型的完整的数学模型。基于在本文中已建立的流体网络模型与数学模型,以MATLAB为平台,开发了一套发动机舱内二维流体网络快速计算程序。论文中,选取某尺寸任意设计的,内外筒半径比为0.9的无附件机匣发动机模型,作为算例将计算程序计算得到的结果与FLUENT仿真得到的结果进行对比,验证了本文所研究计算方法的数学模型的正确,同时对该快速计算程序的计算速度提高程度及提高原因进行了分析;再改变算例模型的内外筒半径比,通过仿真结果与程序计算结果的比较,验证了本文提出的二维流体网络建模方法的正确性;在主体的计算方法得到验证的基础上,在之前使用的算例模型内筒上加入附件机匣,再进行仿真结果与计算结果对比,从而对本文所研究计算方法中提出的对附件的处理办法的正确性进行了验证;最终,通过基于流场的温度场计算结果,进一步验证了本文所研究计算方法的正确性。目前针对发动机舱内通风冷却研究的三维CFD仿真技术已发展得非常成熟,但二维的快速计算方法尚处于摸索阶段。本文所研究的发动机舱内二维流体网络快速计算方法在工程应用上具有远大的发展前景。
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