航空发动机热气防冰结构的冲击换热特性研究

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1、第37卷第5期航空发动机V0l-37No．52011年l0月Aeroengine0ct．201l航空发动机热气防冰结构的冲击换热特性研究李云单，陆海鹰，朱惠人2(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为了验证冲击换热特性在热气防冰结构中的适用性，利用数值模拟方法对典型热气防冰系统整流支板中的冲击换热结构进行了研究。根据相应的换热试验简化了计算模型，利用该模型计算了冲击距离、冲击孔直径、冲击孔间距和Re对热气防冰系统冲击结构换热能力的影响，验证了整流支板中冲击换热结构的换热规律与

2、单独冲击换热结构的一致性，并获得了热气防冰系统中其他结构对冲击换热结构换热的影响规律。计算结果表明：减小冲击距、增加孔径、减小孔间距及增大e都能够增强换热能力。关键词：防冰系统；冲击换热；整流支板；数值模拟；航空发动机李云单(1980)，男，工程师，从事航空发动机空气系统、防冰系统、热分析等设StudyofImpactingHeatTransferCharacteristicforAeroengineHeat计分析工作。Anti-icingStructure收稿日期：2011_o3一o2LIYun—dan，LUHai—y，ZHUHui—ren2(

3、1．AVICShenyangAeroengineResearchInstitute，Shenyang110015，China；2．SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUmve~iWXian710072，China)Abstract：Inordertovalidatetheapplicationofimpactingheattransfercharacteristicintheanti—icingstructure，theimpactingheattransferoftypicalheat

4、anti——icingsystemin~ifingplatewasstudiedbynumericalsimulation．Thenumericalmodelwasobtainedbyexperiment．Theeffectofimpactdistance，impactingholediameter，impactingholespacingandReynoldsnumber(Re)ontheheattransferofimpactingstructurefortheheatanti-icingsystemwascalculatedbythemod

5、e1．Theheattransferruleconsistencybetweenthewhole~iringandseparateimpactingheattransferstructurewasdemonstrated．Theeffectlawofotherstructureontheimpactingheattransferintheheatanti—icingsystemwasobtained．Theresultsshowthatreducingtheimpactdistanceandholespacing，increasingthehol

6、ediameterandRecanenhancetheheattransfercapability．Keywords：anti-icingsystem；impactingheattransfer；fairingspoke；numericalsimulation；aeroengine结冰有关的故障和28起机毁人亡的事故『l_。由此可见，0引言结冰问题对于发动机的性能和工作稳定性的影响很航空发动机结冰主要由低温大气云层中存在的大，必须引起高度重视。过冷水微滴、冰晶以及冻雨和降雪等引起。当飞机穿本文以某型航空发动机热气防冰结构为原型，对过低温云层时，如

7、果发动机进口部件的防冰能力不真实结构的整流支板防冰结构换热特I生进行了数值计足，就会结冰。航空发动机结冰的危害极大：直接导致算，得到了冲击结构在真实整流支板中的换热特性。发动机进口堵塞，轻者减少发动机的进口流量，重者1研究现状引起发动机喘振；叶片表面积冰将破坏叶片气动外形，降低风扇效率；冰的堆积或脱落会造成旋转不均航空发动机采用的防冰系统种类很多，在不同的匀，引起发动机振动增大；脱落的冰块很容易损坏发使用环境下可以采用不同的形式。其包括气动脉冲防动机部件，甚至打毁叶片，造成飞行事故。美国国家运冰系统、液体防冰系统、电加热防冰系统、空气和空输安全局

8、调查显示，在整个航空界每年发生100起与气一滑油加热防冰系统、黏性涂层等。目前，涡轮发动第5期李云单等：航空发动机热气防冰结构的冲击换热