发动机导向叶片热气防冰腔结构改进

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1、第45卷第1期2013年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics发动机导向叶片热气防冰腔结构改进马辉陈维建孟繁鑫张大林(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)V01．45NO．1Feb．2013摘要：在采用数值模拟方法对某型发动机导向叶片热气防冰腔的流动与换热性能分析基础上，提出了微小通道换热结合气膜排气的新型防冰腔结构。数值模拟中采用分区对接块结构化网格，通过求解EULER型的空气／过冷水滴两相流控制方程，得到了

2、气膜影响下导向叶片外的三维水滴撞击特性，并将改进后防冰腔的换热性能进行了对比。结果表明，改进后的热气防冰腔的换热效率得到了大幅提高，同时气膜对过冷水滴的遮蔽作用明显增强。关键词：飞机结冰；发动机导向叶片}防冰；数值模拟；气膜；微小通道中图分类号：V228．7文献标志码：A文章编号：1005-2615(2013)01—0070—05ImprovementofHot·-AirAnti·-icingStructureofEngineInletVaneMaHui，(CollegeofAerospaceEngineering

3、，ChenWeijian，MengFanxin，NanjingUniversityofAeronautics＆ZhangDalinAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Improvementofhot—airanti—icingstructureofanengineinletvaneisdevelopedbasedonthenumericalsimulationofflowandheattransfercharacteristicsoftheoriginalsyste

4、m．Theimprovedstructureiscombinedwithmicrochannelstoenhanceheattransfercharacteristicsandnarrowgapsrelea—singexhaustedhotairtoprotectthesurfacefromdropletimpinging．3一DEulerair／droplettwo-phasemodelisusedtosolvethedropletimpingementcharacteristicsinfluencedbyair

5、filmonpatchedstructuremesh．Comparisonofheattransfercharacteristicsoftheimprovedandtheoriginalstructuresisalsogiv—en．Theresultsindicatethattheimprovedsystemincreasestheheattransferefficiencyandpreventsthestructurefromdropletsimpingingmoreeffectively．Keywords：ai

6、rcrafticing；engineinletvane；anti—icing；numericalsimulation；airfilm；microchannels飞机在结冰气象条件下飞行时，迎风表面会发生结冰现象，对飞行安全带来严重影响。对于发动机而言，进气道前缘、导向叶片都可能会发生结冰现象，影响发动机进气性能，同时冰层脱落会导致内部部件损坏，因此发动机一般采用防冰系统，使得防护表面不发生结冰现象。发动机进气道部件的防冰系统常采用热气防冰系统，根据需求从发动机低压或高压级压气机引热气供给需防冰部件的防冰腔，以加热部

7、件表面形成防冰能力。从发动机压气机引气会影响发动机性能，目前发动机热气防冰领域的一个研究热点为优化防冰基金项目收稿日期通信作者系统结构[1]，提高防冰效果，以减少发动机引气损失，降低引气对发动机性能的影响。针对发动机进气道唇口的热气防冰系统，国内外的研究者已经开展了很多有益的工作口1]，但对发动机进气道导向叶片的研究相对较少。本文采用数值模拟的方法对某型发动机的导向叶片防冰性能进行研究，在对其水滴撞击特性及防冰腔换热特性分析的基础上，提出一种新型的导向叶片防冰腔结构形式，并将两种防冰腔的防冰性能进行对比。：南京航空

8、航天大学基本科研业务费专项科研(NS2010002)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。：2012—05—16；修订日期：2012—11一01：陈维建，男，副教授，1979年出生，E-mail：weijian—chen@nuaa．edu．en。第1期马辉，等；发动机导向叶片热气防冰腔结构改进711数值计算方法1．1控制方程空气和过冷水滴的控制方程如下