掺混系数对航空发动机整机稳定性影响研究

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1、第31卷第8期计算机仿真2014年8月文章编号：1006—9348(2014)08—0037—04掺混系数对航空发动机整机稳定性影响研究刘月玲，李兴海(沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳110015)摘要：良好的飞机推进系统要求航空发动机在整个飞行包线范围内都必须有足够的可用稳定裕度，这就决定了航空发动机整机稳定性数值模拟的重要性。为使航空发动机整机稳定性数值模拟计算结果精确度更高，在常用的一维稳定性数值模拟计算模型中加入掺混系数，使得模型能够模拟航空发动机轴向单元体中轴向单元之间的能量交换和动量交换，且对掺混系数对数值模

2、拟结果的影响进行分析研究。结果表明，畸变衰减主要是由风扇和压气机单元引起；风扇和压气机部件单元体的掺混系数对稳定性影响很大，压缩部件附近一般单元体掺混系数对稳定性影响有限。关键词：航空发动机；整机稳定性；掺混系数；数值模拟中图分类号：V231．1文献标识码：BInvestigationofMi】

3、【tureCoemcientsinN岫eri明lShlllation0fAer仳ngimS劬nityUUYue一1ing，LIXing—hai(AVICSheny锄gEngimDesi驴锄dResearchInstitute，

4、Sheny明g“∞ning110015，China)ABSTRACT：nehealthenginereqlliresenougllstabilitymarginsinallnigIltenvelopes，whichdecidest}leimpor-tanceoftllen岫ericalsimIllation0faemen百nestability．Inordertomaketheen舀nestabilitynumericalsimulati∞resllltsinlIigheraccuracy，山enumericalsim

5、Illationof∽roen画nestabilitymodeld瑚wsintotllemixingcoe伍cients，sotllattllemodelcansimulatetIleaeroenginea】【ialun“intlIecircumferentialdirectionofenergyexch锄geandmo_mentumexchangebetweenunits．Theinvestigationoftllemi】【ingcoemcientsontllenumericalsimulationhasbeendo

6、ne．TheresIlltsshowtIlattlledistortionattenuationismainlycausedbytlIef抽如dc哪p他s∞r嘶t；me舢1whiletlleIIli】【ingcoe珏icientsoff抽柚dcompressorunithavegreat甜色ct∞the∞m邮gi鹏stability，wlliletllelIlixiIlgcoem-cientsneartlleuIlitoff抽帅dcompres∞rhavelimitedimpactontlleaeroen画nestab

7、ilit)r．KEYWoRDs：Aeroen西ne；Aeroe晒nestability；Mixingcoemcien协；NumericalsimIllation1引言一台设计良好的飞机推进系统，除了实现性能好、可靠性高的要求之外，还必须满足飞机适用性技术指标，这就要求在整个飞行包线范围内发动机有足够的可用稳定裕度，也就是要对发动机进行稳定性评定。对稳定性进行评定一般是指对动力装置的稳定性程度作出估算，用可用稳定裕度以及稳定裕度对外界和发动机内部扰动的敏感系数作为表征稳定性好坏的指标。作为航空发动机的主要降稳因子之一，进

8、气畸变对航空发动机稳定性的影响始终受到航空发动机设计和研究人员的关注⋯。目前对整机稳定性评估还主要采用平行压气机一维理收稿日期：2013—09—25修回日期：2013一11一08论。平行压气机理论可以成功地解释一些物理现象，但也具有很大的局限性，该模型给定压气机出口静压周向均匀，没有考虑到进口流场参数不同的各周向计算单元间和在压气机通道内流动过程中的气流掺混问题。为了弥补上述不足，本程序引入了掺混系数，计及周向计算单元间的气流相互作用。该参数在数学模型中具有实际物理意义，且对计算结果有较大的影响，但对该参数的的研究尚处

9、于探索阶段，且该值的取值也有待于使用经验的积累拉儿⋯。2研究对象的设计2．1物理模型该数值模拟程序研究的主要对象为涡喷和涡扇发动机。物理模型就是对于上述研究对象，采用二维圆柱坐标系，亦即圆周方向和轴线方向，描述研究对象内部的流动，同时用一37—地体现发动机内部气流的真实流动，也是稳定性模型和传统平行压气机模型最大的区别。因此首先选