尾部可调的发动机进口支板结冰数值模拟研究

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1、第4l卷第6期2011年11月航空计算技术AeronauficMComputingTechniqueV01．41No6MOV201l尾部可调的发动机进口支板结冰数值模拟研究吕亚国，刘振侠，张丽芬，胡剑平(西北工业大学动力与能源学院．陕西西安710072)摘要：基于模块化思想．在FLUENT软件基础之上开发了发动机进口支板的结冰计算程序．针对尾部可调支板的结冰问题进行了计算研究。通过分析发动机进口支板结冰的物理过程，将支板结冰计算分成四个模块，分别为两相流流场计算、水滴收集计算、热力学分析和表面结冰量计算、动网格计算首先将各模块单独进行研究，通过FLUENT提供的UDF函数及宏函数逐一实现各模块

2、功能，最后将各模块整合．实现了发动机进口置板的结冰计算，通过计算获得了调整角度为300时，支板的液态水含量分布、不同时间下支板结冰的区域以茂不同温度下支板结冰的特点。给出了可调芰板应重点防冰区域。数值模拟方法为工程应用提供了一条可选的逢径。关键词：调支板；结冰；数值模拟；UDF中图分类号：V23394文献标识码：A文章编号：1671．654X(201I)06-0058．04NumericaISimulationofleeAccretionsonTrailingAdjustedStrutI．VYa·guo，LIUZhen—xia，ZHANGLi—fen，HUJian—ping(SchoolofP

3、owerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’∞710072，China)Abstraet：IceaccretionscodesweredevelopedonthebaseofcommercialsoftwareFLUENT，andiceac—cretionOfftrailingadjustedstrutweresimulated，Firstthephysicalicingprocesswereanalyzed，andtheprocessweredividedintofourparts，therealetwo-phaseflowcom

4、putation，collectionefficiencyeomputa·tion，thermalanalysisandmovingmesh．ThenthefunctionofeverypartWaScarriedoutbytheUDFandmacro．Finally，fourpartswerecombined，andstruticingcomputationWaSachieved．Strutofadjustingan一酣eof30。werecomputed，anddistributionofliquidwater，icingareaondifferenttimeandunderdiffere

5、nttemperaturewereobtained．Theanti-icingareawasalsoindicated．Themethodusedinthispaperpro-ridesalloptionalapproachinengineering．Keywords：adjustedstrut；iceaccretion；numericalsimulation；UDF引言发动机进口支板结冰给飞行安全带来了巨大危害。首先发动机进口支板结冰改变支板气动外形，使流场畸变增大、气流发生分离，造成气动性能恶化⋯；其次支板结冰使得发动机进口的流通面积变小，进入发动机的空气量减小”1；再次一旦冰脱落进入发动

6、机会打伤压气机叶片造成发动机的机械损伤。因此必须对发动机进口支板的结冰问题进行研究，掌握其结冰特点和规律，为防冰系统的设计提供依据。目前结冰计算的研究对象主要是飞机机翼”。l，对发动机进口支板的结冰研究较少。尤其对于尾部可调的支板。对结冰计算研究一般采用自主开发程序”‘91，或者采用商用结冰计算软件””⋯。自主开发程序需要编写复杂的N．S方程代码．费时费力；而商用的结冰计算软件价格较为昂贵，因此本文采用的方法是在现有的商用软件FLUENT基础上开发结冰计算程序。这样一方面避免了繁琐的N-S方程的编写和调试过程，另一方面也节省了费用。本文借助于FLUENT所提供的UDF函数、宏函数和动网格功能实

7、现了支板结冰过程的数值模拟，对尾部可调的发动机进口支板结冰进行数值模拟研究，获得了调节角度为30。下支板的水收集系数，以及不同时间和不同温度下的结冰冰形，其冰形符合各温度下的冰型特点，最后给出了应重点防冰的区域。收稿日期：2011一∞一2l●订日期：201l—10一13基金项目：西北工业大学基础研究基金项目贷助(JC201140)作者筒介：吕亚国(1980一)，男．陕西旬邑人．博士．主要研究方向为