分开式与混合式排气喷管气动特性对比研究

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1、第39卷第6期2013年12月航空发动机AeroengineV01．39No．6Dec．2013分开式与混合式排气喷管气动特性对比研究康冠群，王强(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：通过内外流场的3维数值模拟，考察多种结构形式的V形齿和波瓣混合器分别对分开式和混合式排气喷管气动特性的影响，此外，比较了涵道比为7一级的分开式和混合式2种喷管在起飞和巡航状态下的推力性能，以期为大涵道比涡扇发动机排气系统的方案选择和气动设计提供参考和指导。计算结果表明：内外交错型V形尾缘十分显著地加强了分

2、开排气喷管尾喷流的掺混，并且造成的推力损失不大；内窄外宽型尾缘的波瓣混合器有利于混合排气喷管气动性能的提高；在7一级的涵道比下，混合排气喷管的推力性能要优于分开排气喷管的。关键词：排气喷管；气动特性；数值模拟；分开流动；混合流动；航空发动机康冠群(1984)，男，在读博士研究生，研究方向为航空发动机内流气动热力学。ComparisonInvestigationonAerodynamicCharacteristicsofSeparate一收稿日期：2013—05—15FlowandMixed—FlowExhau

3、stNozzlesKANGGuan—qun，WANGQiang(SchoolofEnergyandPowerEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Three-dimensionalnumericalsimulationofinternalandextemalflowfieldswasconductedtoidentifytheinfluenceofavarietyofchevronsandlobedmixersontheaerod

4、ynamiccharacteristicsofseparate-flowandmixed-flowexhaustnozzlesrespectively．Moreover,athrustefficiencycomparisonbetweenseparate—flowandmixed-flowexhaustnozzleswiththeequalbypassratioof7WaSpresentedunderbothtake--offandcruiseconditions．Theobjectiveoftheresea

5、rchreportedhereistoprovidereferenceandguidelinefortheschemeselectionoraerodynamicdesignofhighbypassratioturbofanengineexhaustsystem．Thecalculationresultsshowthechevronswhichalternatelydeflectinwardandoutwardsignificantlyenhancethejetsmixingofseparate-flowex

6、haustnozzle．Thelobedmixerwiththetrailingedgeofnarrowinnerwallandbroadouterwallcontributestoimproveaerodynamicperformanceofthemixed—flowexhaustnozzle．Thethrustcoefficientofmixed-flowexhaustnozzleishigherthanthatofseparate-flowexhaustnozzleatabypassratioof7．K

7、eywords：exhaustnozzle；aerodynamiccharacteristics；numericalsimulation；separate——flow；mixed——flow；aeroengineO引言由于大涵道比涡扇发动机具有工作可靠、经济性好、噪声水平低等特点，成为大型飞机(民用客机、军用运输机等)所采用的主要动力装置。现有和未来大型飞机使用的大涵道比涡扇发动机不仅能够提供高推力以满足飞机较大的起飞总质量，还需要确保发动机在巡航状态下拥有尽可能低的单位燃油消耗率(SFC)，同时还必须严格控

8、制高速尾喷流产生的噪声污染㈣。排气喷管是航空发动机的重要组成部分，其设计的优劣直接关乎大涵道比发动机的上述性能或指标，例如：发动机的推力和耗油率受排气喷管的影响较大，无论是在超声速飞行状态还是在亚声速巡航状态下，若排气喷管的效率下降1％，发动机的净推力损失将会大于1％问。对于大涵道比涡扇发动机而言，排气喷管分为分开式和混合式2种，其中，经过V形尾缘修形的分开排气喷管和带有波瓣混合器的混合排气喷管分别