基于0d_2d耦合计算下的涡桨发动机总体性能研究

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1、中图分类号：V235.12论文编号：102870218-S063学科分类号：082502硕士学位论文基于0D/2D耦合计算下的涡桨发动机总体性能研究研究生姓名彭慧兰学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向航空发动机气动及总体性能指导教师葛宁教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonOverallPerformanceofTurbopropB

2、asedon0D/2DCouplingCalculationAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyPengHuilanAdvisedbyProf.GeNingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

3、也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要涡桨发动机以其在高亚音速飞行条件下推进效率高、耗油率低等优点广泛应用于军用中小型运输机、民用支线客机和通用飞机上。高性能计算技术及现代通讯技术的结合促使着航空发动机的研制由传统的以大量试验为基础的0D设计向以CFD技术和计算机仿真技术为主的预测设计方向发展，以减少设计周期、提高

4、研制效率。本文针对某三轴涡桨发动机开展了0D/2D耦合计算下的总体性能研究，主要分为三个部分：首先，本文的0D仿真都是基于T-MATS平台下开展的，详细介绍了T-MATS平台下各模块的理论基础，基于该平台建立了某型涡轴发动机的性能仿真模型并验证了该平台用于航空发动机建模的准确性，基于T-MATS平台建立了某涡桨发动机的0D性能仿真模型并针对涡桨发动机的可用功分配提出两种优化方案。然后，2D计算以吴仲华教授的S1/S2两类流面理论为基础，详细介绍了基于S1流面的发动机叶轮机械设计方法并应用该方法对三台压气机及三种不同方案的自由涡轮和尾喷管进行2D流道和叶型设计，通

5、过S1流面和2D轴对称通流CFD计算验证，表明部件气动性能满足发动机总体性能指标。最后，采用0D/2D耦合的计算方法对涡桨发动机的三种可用功分配方案进行计算分析，结果表明，采用最大推进功的优化方案一可使发动机在设计和非设计状态的当量耗油率最低。关键词：涡桨，0D/2D，总体性能，叶片设计，优化I基于0D/2D耦合计算下的涡桨发动机总体性能研究ABSTRACTTurbopropenginehasbeenwidelyusedinmediumandsmallmilitarytransportaircrafts,regionaljetsandgeneral-purpos

6、eplanesduetoitshighthrustefficiencyandlowoilconsumptionunderhighsubsonicflightcondition.Thecombinedapplicationofhighperformancecomputingtechnologiesandmoderncommunicationtechnologiesimpelsresearchanddesignofaeroenginetoconvertfromtraditionalexperimentsbased0Ddesigntocomputersimulatio

7、ntechnologiesbasedpredictivedesigninordertoshortendesigncycleandimprovedesignefficiency.Thisdissertationisfocusedontheresearchanddevelopmentof0D/2Dcouplingcomputationbasedengineoverallperformancedesign.Anditcanbedividedinto3parts.ThetheoreticalbasisofseveralblocksofT-MATSplatformisdi

8、scussedindet