小型涡喷发动机整机流场数值模拟技术研究

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1、第4l卷第6期2011年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueVol4lNo．6Nov201l小型涡喷发动机整机流场数值模拟技术研究沈伟1，辛彦秋2，颜青钦1(1．海军航空工程学院飞行器工程系．山东烟台264001；2．黎明航空发动机集团有限责任公司，辽宁沈阳110043)摘要：为计算某小型弹用涡喷发动机流场，研究了针对涡喷发动机整机的建模、网格处理以度动态工作点确定等关键技术。，通过复杂结构部件建模和拼接，建立了涡喷发动机整机流场计算网格．理论模型中考虑了叶轮流场、湍流和燃烧过程的模拟，并以作用转子上气动力矩为基础计算转子的转

2、速。在通用计算流体力学(CFD)软件中．通过编写UDF程序构建了发动机流场的计算框架。结果表明：全机流场仿真技术为分析涡喷发动机工作过程提供了有力-12具，同时揭示了几何建模的精度等因素对计算结果准确性有较走影响，关键词：涡喷发动机；流场：部件；敷值仿真。中圈分类号：V21】文献标识码：A文章编号：1671．654X(2011)06．0073．03ResearchonCFDTechnologyforaMicro—TurbojetSHENWei’，XINYah．qiu2，YANQing，qinl(1．DepartmentofAerocrafiEngineering．Na

3、vyAeronauticalEngineeringInsthute，Ynatai264001．China2．LimingAero-E，刨wGroupCorporation，ShenyangI10043，China)Abstract：TheCFDtechnologywasstudiedforanalyzingtheflowfieldofamissilemicro．turbojet．Thetheorymodelwasfounded，inwhichtheturbulencemodel，theslidemesh．thediscretephasemodelingandtheco

4、mbustionmodelweretakenintoaccount．Thetechnologyforgeometrymodelingofthemicro—turbojetWaSstudiedandthemeshofthemissilemicro．turbojetinfulIscalewerefounded．BaseonCFDsolvingtackle，theparallelcomputationWascarriedoutwithUDFprogramItwasshownthattheflowfieldWassimulatedaccurately．Keywords：tur

5、bojet；flowfield；components；simulation引言涡喷涡扇发动机的性能预测是研制、改进过程巾最重要的工作之一。基于发动机压气机、燃烧室、涡轮等部件特性的传统计算方法避免不了许多的经验修正，也很难与发动机部件尺度、构形、公差等特征直接关联。而对发动机部件和整机j维流场进行数值仿真分析，可以在假设条件最少的情况下获得精度较高的流场参数和发动机性能，建立类似“数值试车台”的发动机性能分析平台”“’。国外航空发动机全流场耦合计算已经成为发动机性能试验最有效的补充和支持。整机流场三维数值模拟是围外众航空发动机高新计划(如：IHPTET、SNPSS、C

6、ITS等)的重要研究内容之一【5一“。20世纪末．国内动力领域通过逐步引进同外CFD商业软件解决了通用流场数值分析工具的来源问题，这些软件在航空发动机部件研制、改进中得到一定的应用”1。但是．软件的深入利用和二次开发水平仍然十分不足，尤其是具有复杂结构的涡喷发动机整机建模分析十分困难，并且存在计算量大等问题，因此国内航空发动机整机流场数值仿真方面的研究丁作还相当少。弹用小型涡喷发动机造价相对便宜，但寿命比较短，单台发动机所能进行的实验项目和实验时间非常有限。本文以实现弹_

7、fj涡喷发动机的整机流场仿真为目的．研究发动机建模技术和工作点的确定方法，并在通用CFD软件中编

8、写了相应的UDF程序加以实现。所研究的技术和方法可为进一步的发动机性能分析和研制工作提供参考。】发动机建模技术研究涡喷发动机整机几何建模T作的复杂性是全机流收稿日期：201I—07—28修订日期：201l—10一12作者简介：沈伟(1975一)．辫．叫川乐山人，剐教授．博士．主要研究方向为飞行器动力系统I。作廿程数值仿直．74．航空计算技术第4l卷第6期场计算主要的制约因素。近年来尽管国内大多数研制生产单位广泛采用CAD、CAE软件并具有了电子样机，但是各种软件和CFD前处理软件之间很难实现无缝连接和交换几何模型，因此对弹用涡喷发动机进行整机动态流场