基于gasturb的进气预冷却技术对飞行器发动机性能的影响分析

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1、分类号学号M201371077学校代码10487密级硕士学位论文基于GasTurb的进气预冷却技术对飞行器发动机性能的影响分析学位申请人：杨力学科专业：动力工程指导教师：李仁府教授答辩日期：2015年5月22日ThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringAnlysisoftheinfluenceofinletpre-coolingtechnologyonaerocraftengineperformancebasedonGasTurbCandidate:Ya

2、ngLiMajor:PowerEngineeringSupervisor:Prof.RenfuLiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay，2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

3、有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要常规的航空涡轮发动机的飞行马赫数一般不超过3.0，为了拓宽飞行器的飞行范围，一种行之有效的方法是对进气道中的来流空气进行预冷却。目前，可行的预冷却方案主要包括两种：一种是采用喷射装置将

4、冷却剂直接喷入进气道使之与空气混合进行冷却，另一种是加装换热器，空气通过换热器壁面与冷却剂进行对流换热从而得到冷却。经过预冷却之后，来流空气温度降低，密度增加，压气机进口温度上限得到提升，发动机的工作范围得到大幅提升。本文根据进气预冷却原理，首先以双轴混合涡扇发动机为研究对象，采用水作为冷却剂，分别建立了喷水和换热两种预冷方案的数学模型；然后利用燃气轮机总体性能计算软件GasTurb，以涡扇发动机速度特性的基本特征为参考，在进气滞止温度不超过特定的上限的情况下，确定了研究对象的有效飞行范围；最后，沿飞行轨迹计算了发动机在两种预冷方案下的性能参数。结果分析表明，相比于无预冷措施而言，两种预

5、冷方案中发动机的性能都得到了显著的提升。同时，比较两种不同的方法可以发现，换热预冷却方案对发动机推力、油耗性能方面的提升效果要好于喷水预冷方案，而在比冲性能上，喷水预冷方案更具优势；从发动机效率方面来说，虽然换热预冷方案中发动机的压气机效率、热效率以及总效率均优于同条件下的喷水预冷方案，但是后者在推进效率上有其独特的优势。关键词：预冷却，飞行器，涡扇发动机，GasTurbI华中科技大学硕士学位论文AbstractTheMachnumberofthecommonaeroturbineenginesdoesnotexceed3.0,inordertowidentheflightrangeof

6、aerocraft,averyeffectivewayistopre-cooltheinletairflow.Atpresent,theworkablepre-coolingproposalsconsistmainlyoftwo:onewayistomixtheairandthecoolantsprayedbytheinjectiondevice,theotherwayistoinstallaheatexchanger,ofwhichthroughthewalltheairandthecoolantconvectiveheattransfer.Afterpre-cooling,thete

7、mperatureoftheinletairdecreases,theairdensityincreases,thelimitofthecompressorinlettemperaturerises,theoperatingrangeoftheenginesisgreatlyimproved.Accordingtotheprincipleofpre-coolingairintake,firstlytakeatwo-spoolmixe