凹腔支板尾缘涡脱落频率试验研究

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1、第37卷第4期航空发动机V01．37(J．42011年8月AeroengineAug．2011凹腔支板尾缘涡脱落频率试验研究吴迪，金捷’，季鹤呜，徐胜金。(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；3．清华大学航天航空学院，北京100084)摘要：为研究不同结构尺寸的凹腔对支板尾缘涡脱落频率特性的影响，设计了用于一体化加力燃烧室的带凹腔支板部件，并对其进行了风洞冷态试验。对所测得的速度数据进行频谱分析，并与标准支板的相关数据进行对比结果表明：开凹腔设计改变了涡脱落频率变化趋势，而不同结构

2、尺寸的凹腔对尾迹区涡脱落频率的影响相近关键词：支板；凹腔；频率；加力燃烧室；航空发动机；试验ExperimentalStudyofVortexSheddingFrequencyatTrailingEdgeofaCavity—．BasedStrut吴迪(1985)，男，在读硕士研究生，研wuDi，JINJie，jiHe—ruing2，xuSheng-jin究方向为航空发动机内流空气动力学。(1．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2，AVICShenyangAeroengi

3、neResearchInstitute．Shenyang111)()15．China；收稿日期：2010—11-183．SchoolofAstronauticsandAeronautics，TsinghuaUniversity，Beijing100()84，China)Abstract：Inordertostudytheeffectofdifferentcavitiesonthevortexsheddingfrequencyattherailingedgeofastrut，aseriesofcavity—basedstrutsusedfortheinte

4、gratedafterburnerweredesigned．Thewind—tunnelcoldtestswerecarriedoutf1)rthosestruts．Thespectrumanalysisofthespeeddataobtainedfromthetestswerecompleted，and0引言comparedwiththedataaboutthestandardstruts．Theresultsshowthatthevariationtrendofthevortexsheddingfrequencyarealteredbyvarious

5、cavities，buttheeffeetsofvarions传统的加力燃烧室多采用Vcavitiesontheitstrailingedgevortexsheddingfrequencyaresimilar．型稳定器在流场中形成低速回流Keywords：strut；cavity；frequency；afterburuer；aeroengine；test区以组织燃烧和稳定火焰，但同时也带来了流道阻塞和总压损失。特别是在非加力状1带凹腔支板的结构方案态下，加力燃烧室所带来的附加质量和流动损失都是加力燃烧室火焰稳定是个复杂的物理化学问题，无意义的，制约了发动

6、机推重比的进一步提高。因此，涉及的影响因素比较多，采用凹腔支板稳定火焰具有必须对加力燃烧室火焰稳定方式进行创新性设计，基流场结构规律性较强的优势，但相应的流场结构相对于此提出支板稳焰设计。文献[1】提出了1种带射流注固定，可调节性差。采用带凹腔尾缘突扩支板稳定火入的支板火焰稳定方案，并通过试验和数值计算对其焰，可望在下游形成最有利于组织燃烧的低速回流区。冷态流场进行了初步研究。研究表明，该支板火焰稳而该回流区内流场是1个典型的周期性非定常流场，定方案虽然可行，但其通过注入2股气流形成低速回流场中涡脱落频率将直接影响燃油与空气的掺混速度流区，工作过程难于控

7、制。和火焰停留时间，进而影响到燃烧效率和稳定性。因本文根据发动机加力燃烧室稳定工作的需要，结此，对回流区流场中涡脱落频率的研究十分必要。合尾缘突扩，设计凹腔支板火焰稳定新方案，并探讨目前，凹腔稳焰技术主要应用于2个领域：(1)以凹腔结构尺寸对支板尾缘处涡脱落频率的影响。超燃冲压发动机燃烧室为应用背景的在超声速来流4航空发动机第37卷心厚度增加，更要注意的是盘与盘之问的连接形式无压部件及滑油系统上。从总体结构方面来说，由于在法采用传统低速涡轮盘的连接形式，转子与静子内环风扇和低压压气机之间增加了1个减速齿轮箱，使得之间也无法采用低速涡轮的篦齿蜂窝封严结构，

8、如图风扇、低压压气机和低压涡轮组成的低压转子一体化7所示。被破坏，风扇转子与由低