民用飞机涡扇发动机短舱TPS低速构型数值模拟

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1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mar．2012民用飞机涡扇发动机短舱TPS低速构型数值模拟黄琳，白俊强(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：TPS(TurbofanPropulsionSimulator)本身的失速特性对于运输类飞机低速带动力风洞试验有着重要的影响，而当代大量的低速带动力试验均采用Ⅱ，s来模拟涡扇发动机的喷流效应。通过对TPS初始构型和修形后两个构型的数值模拟，研究了TPS唇1：7下垂位置和头部半径对失速特性的影响。结果表明。TP

2、S唇口处较高的负压峰值和较大的逆压梯度引起TPS构型本身的大面积分离；将TPS唇1：2下垂和增大唇口头部半径能够有效降低TPS唇口处的负压峰值和逆压梯度，明显改善TPS构型的失速特性。关键词：TPs；喷流效应；数值模拟；失速特性中图分类号：V211．46；V224．2文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)02．0036．03NumericalSimulationofTurbofanPropulsionSimulatoratLowSpeedforCivilAircraftTurbineEngineNacelleHUANGLin，BAI

3、Jun·qiang(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi7an710072，China)Abstract：StMIcharacteristicsofturbofanpropulsionsimulator(TPS)havesignificantinfluenceonthelowspeedpoweredwindtunneltestofcivilaircraft，andTPSiswidelyusedinmostofthecurrentlowspeedpoweredwindtu

4、nnelteststosimulatethejeteffectofturbineen舀ne．Influencesof“theTPSnacellelipdroplocationandnoseradiusonthestallcharacteristicsareinvestigatedbynumericalsimulationsoftheinitialconfigurationandthemodifiedconfiguration．Simulationresultsindicatethathi}ghsuctionpeakandadversepressur

5、egradientexistattheTPSnacellelipandinducelargeareaseparationovertheoutersurface．DroppingthelocationandincreasingthenoseradiuscaneffectivelyreducethesuctionpeakandadversepressuregradientattheTPSlipandimprovethestallcharacteristicsremarkably．Keywords：TPS；jeteffect；numericalsimul

6、ation；stallcharacteristics引言现代民用飞机大多采用涡轮风扇发动机作为动力，在设计阶段需要针对涡轮风扇发动机的动力效应对全机气动特性的影响进行评估和优化，其中风洞试验是评估发动机动力影响的重要技术手段⋯。真实飞机使用的涡轮风扇发动机是通过发动机进气口引入空气，并在发动机燃烧室充分燃烧后通过发动机的内涵获得高速的喷流(如图1a))。在风洞试验中，通常采用TPS来模拟涡轮风扇发动机的进排气效应，TPS的高速喷流是通过外部高压气源获取，并不经过空气燃烧这一过程(如图l(b))，因此在进行风洞试验时，TPS进口需要的空气流量应扣除由

7、外部高压气源提供给内涵部分的空气流量幢1。实际风洞试验时需要对TPS入口面积进行减缩来扣除内涵部分的空气流量。减少面积时需要按照一定的设计准则对唇口形状进行修形，需要满足的设计准则主要有以下三条"J：1)需保持唇口平面与TPS轴线的夹角不变，即保持发动机的进气角度不变；2)以控制对称面唇口负压峰值为设计目标，同时应考核±450两个平面的压力系数分布；3)需保证大攻角时TPS唇口没有分离，TPS本身的失速攻角大于飞机低速构型失速攻角。篷(a)真实引气落(b)TPS引气图I真实发动机引气和TPS引气示意图收稿日期：201l一11—14修订日期：2012

8、—02—15基金项目：总装备部预研基金项目资助(51325060301)作者简介：黄琳(1986一)．男，四川宜宾人，硕士