功率提取与附加引气对涡扇发动机影响仿真

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1、第42卷第6期航空计算技术V01．42No．62012年11月AeronauticalComputingTechniqueNov．2012功率提取与附加引气对涡扇发动机影响仿真赵运生，胡骏，屠宝锋，赖安卿(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：功率提取与附加引气是涡扇发动机在使用过程中必须考虑的因素，其对发动机的推力、耗油率及稳定裕度有着重要的影响。利用开发的涡扇发动机性能程序，计算了不同的功率提取量和附加引气量对某双轴混排涡扇发动机的影响。仿真结果表明，随着功率提取量的增加，发动机的推力和耗油率上升、风

2、扇和高压压气机稳定裕度下降；随着附加引气量的增加，发动机的推力下降、耗油率、风扇和高压压气机稳定裕度上升。关键词：涡扇发动机；数值模拟；功率提取；附加引气中图分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)06-0034．03SimulationofPowerExtractionandAdditionalAir—bleeding’sEffectsonTurbofanEngineZHAOYun-sheng，HUJun，TUBao—feng，LAIAn—qing(CollegeofEnergyandPow

3、erEngineering，Na嘶ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Powerextractionandadditionalair．bleedingarethefactorsthatmustbeconsideredintheprocessofusingturbofanengine，whichhaveimportanteffectsonenginethrust，specialfuelconsumptionandstabili

4、tymargin．Aturbofanenginesimulationprogramwasdeveloped，andthedifferentpowerextrac—tionanddifferentadditionalair-bleeding’Seffectsonatwospoolmixedflowturbofanwerecalculated．Resultsshowsthatwiththeincreaseofpowerextraction，enginethrustandspecialfuelconsumptionin—crease

5、，thestabilitymarginoffanandhighpressurecompressordecreased；withtheincreaseofadditionalair—bleeding，enginethrustdecreasesandthespecialfuelconsumptionincrease，thestabilitymarginoffanandhighpressurecompressorincrease．Keywords：turbofanengine；numericalsimulation；powerext

6、raction；additionalair—bleeding引言航空发动机在使用过程中，除产生推力之外，输出功率和高压空气也是其重要的功能【1。J。一方面，发动机要向飞机输出功率用于驱动机载设备，向座舱输出高压气体用于座舱增压和调节温度；另一方面，发动机自身的液压系统和气动系统也需要功率和压缩空气的输入⋯，并根据发动机控制器的指令向液压作动机构或气压作动机构提供驱动压力，实现发动机有关几何参数(角度、位置、面积、方向等)按要求的规律变化和防喘放气等，以达到所要求的发动机性能和保证发动机稳定可靠工作。性能仿真是航空发动机研究的重

7、要内容”’5J，贯穿发动机设计和使用阶段的始终，指导设计、缩短研制周期、节约经费。在发动机方案论证、分析阶段，用于快速模拟不同工况下的性能和稳定性；在发动机设计阶段，用于总体性能优化、确定发动机的循环参数和部件设计指标；在发动机研制和使用阶段，用于确定发动机各种特性以及飞机／发动机匹配研究。本文针对某双轴混排涡扇发动机，利用自行开发的基于部件匹配的性能仿真程序，分析了不同的功率提取量和附加引气量对发动机推力、耗油率和稳定裕度的影响，并给出定量的评定，以指导发动机设计和确定合适的功率提取量和附加引气量。1计算模型在针对航空发动机

8、的建模中，为了在保证一定精度的同时使计算快速简便，模型的建立通常都要进行适当的简化一。8J。主要有以下几点：1)忽略部件气体容积的影响，认为同一瞬间通过任意两个截面的气流流量守恒、能量守恒，同时动量守恒简化为用适当的总压恢复系数代替；收稿日期：2012—09—10基金项目：高