基于气动性能优化的某型发动机外涵机匣结构设计

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1、第42卷第4期2016年8月航空发动机AeroengineVol_42No．4Aug．2016基于气动性能优化的某型发动机外涵机匣结构设计田大可，袁长龙，徐雪，张德志，王海龙(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为减少某型发动机外涵流道内的气流损失，以总压恢复系数较大、制造工艺性较好为优化目标，开展了某型发动机外涵机匣结构设计方案研究。提出了外涵机匣模型简化准则，采用流体计算仿真软件ANSYSFluentl4．0分别从对外涵机匣总压恢复系数有影响的外型轮廓、集线盒外型、半／全长整流罩等3个考核方面进行了数值仿真分析。通过比较计算结果，分别

2、得出了3个考核方面最优的结构方案，分别为平直段一长扩张段一平直段、半圆一叶型、半长整流罩。提出的外涵流道模型简化准则以及优化气动性能选取合理结构的思路为涡扇发动机外涵机匣的设计与分析提供了借鉴和参考。关键词：涡扇发动机；外涵机匣；气动性能；总压恢复系数；航空发动机中图分类号：V231．3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．04．009ResearchonStructureDesignoftheBypassCasingforaCertainTypeAeroengineBasedonAerodynamicPer

3、formance0ptimizationTI．AjNDa—ke，YUANChang—long，XUXue，ZHANGDe～zlli，WANGHal—long(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang,110015，China)Abstract：Inordertoreducetheflowlossofbypassforacertaintypeaeroengine，thelargertotal-pressurerecoverycoefficientandbettermanufaeturabili

4、tyweretakenastheoptimizationobjectives，structuredesignofthebypasscasingwasstudied．Asimplifiedmodelofbypasscasingwasestablished．Inaddition．byusingANSYSFluentofnumericalsimulationsoftwareofflow，somecharacteristicssuchaLsprofilecontour,hubprofile，semiandfullfairingswhichhaveinfluence

5、onthetotal-pressurerecoverycoefficientwereanalyzed．Choosearelativeoptimizationschemebycomparingwiththeresultsofdifferentstructureschemes，whichisstraight-longexpansion—straightcasing，semicircle—leafshapeandsemi-fairingrespectively．Theproposedcriterionofmodelsimplificationandthought

6、sofselectingstructureschemeofbypasseasingcanbetakenasthereferenceforthestructuredesignandanalysisofbypasscasingforturbofanengine．Keywords：turbofanengine；bypasscasing；aerodynamicperformance；total—pressurerecoverycoefficient；aeroengine0引言外涵机匣是航空涡扇发动机形成外涵流道【11、实现结构完整性及发动机功能等用途的重要结构单元

7、。外涵流道内通常需要设置作动筒、控制活门、引气管、滑油供／回油管、电缆等附件和管线，这些外部附件根据发动机的功能需求进行排布，具有多样性、无序性等特点。繁多的种类和相对凌乱的排布会对流经外涵的气流产生不利影响，使得气流损失较大，总压恢复系数较低。因此，为降低外涵气流损失，开展外涵流路净化研究是外涵机匣设计中不可回避的1个重要和难点问题。针对这一难点，国外许多发动机公司都进行了较为深入的研究，并主要集中在外涵机匣的外型轮廓、涵道内管路引出方式等方面。F100发动机外涵机匣的前端为平直段，从主燃开始变为渐扩圆锥段，并采用涵道内管路分别穿越外涵的方式㈣；F110

8、、F404、F119、F120等发动机的外涵机匣前端为渐扩圆锥段，