【摘 要】
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现实环境中雨水对飞机的安全飞行有着重要影响。雨天环境下,雨水进入发动机,会使发动机失速、喘振、推力减小甚至熄火停车,进而引起一系列安全问题。目前,雨水对发动机的影响机理还不十分明确,需要进一步研究。此外,飞机在雨天不仅会受到雨水的影响,还会受到飞行迎角的影响,而目前关于雨水与迎角耦合对发动机影响的研究还不多见。由于雨水进入发动机首先影响的是风扇部件,因此本文利用数值模拟方法研究不同影响因素对发动机
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现实环境中雨水对飞机的安全飞行有着重要影响。雨天环境下,雨水进入发动机,会使发动机失速、喘振、推力减小甚至熄火停车,进而引起一系列安全问题。目前,雨水对发动机的影响机理还不十分明确,需要进一步研究。此外,飞机在雨天不仅会受到雨水的影响,还会受到飞行迎角的影响,而目前关于雨水与迎角耦合对发动机影响的研究还不多见。由于雨水进入发动机首先影响的是风扇部件,因此本文利用数值模拟方法研究不同影响因素对发动机风扇的影响。本文首先基于两相流原理,选择欧拉-拉格朗日粒子追踪方法,同时考虑雨滴的运动、碰撞、破碎等过程,选择合适的计算模型;接着以DGEN380发动机风扇为研究对象,构建风扇单通道模型、带外流场计算域的风扇/短舱一体化模型,分析在设计转速下、低转速下不同吞雨量和雨滴直径对风扇的影响,之后分析迎角与雨耦合对风扇的影响。通过数值模拟结果可知,设计转速下,随着吞雨量的增加,风扇效率、压比和稳定裕度逐渐降低,雨量越大下降幅度也越大;雨滴直径对风扇的影响相对较小,小直径雨滴对风扇效率的影响大于大直径雨滴;吞雨量的增加会加大流场的流动损失,如尾迹损失、泄漏涡引起的损失等。低转速下,风扇效率和压比特性曲线的变化趋势与设计转速下特性曲线变化趋势基本一致;在相同雨量和雨滴直径下,低转速下风扇效率较干工况下降幅度更大,压比变化幅度基本一致。在吞雨与迎角耦合情况下,随着飞行迎角的增大,进气道总压恢复系数逐渐降低,迎角越大下降幅度越大;当吞雨量一定时,随着飞行迎角的增大,风扇效率、压比和稳定裕度逐渐降低,飞行迎角越大,下降幅度越大;迎角一定时,吞雨量越大,效率、压比及稳定裕度下降幅度越大;不同吞雨条件下,迎角越大失速边界处失速点流量越大,稳定工作范围也越低;吞雨条件下,随着迎角增大,当出现明显进气畸变时,畸变区雨滴数目变少,非畸变区雨滴数目增多;畸变区覆盖的叶栅通道有明显低速区,流通情况较差,雨滴较多存在非畸变区所覆盖的叶栅通道,雨滴的存在会使叶栅流通情况变差。
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