民用大涵道比发动机短舱阻力数值研究

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1、文章编号：２０９５－１２４８（２０１７）０４－００４８－０７民用大涵道比发动机短舱阻力数值研究黑少华ａ，江声兰ｂ（中航通飞研究院有限公司ａ.第五研究室，ｂ.第二研究室，广东珠海５１９０４０）摘要：大涵道比航空发动机短舱是飞机的关键阻力部件之一，对其阻力的产生原因及阻力特性变化规律开展研究是必要的。以典型的航空发动机孤立短舱模型为研究对象，并引入了一个定流量的发动机进气道入流边界和定总温总压的发动机喷流边界。通过Ｆｌｕｅｎｔ计算仿真探究了短舱阻力的产生原因，以及来流马赫数和进气道流量系数对短舱阻力的影响机理，得出了短舱的附加阻力、压差阻力、

2、摩擦阻力和总阻力的变化规律。计算结果表明，短舱阻力的产生归因于捕获流管变细导致的附加阻力增加和溢流造成的短舱外表面压力变化和速度变化；随来流马赫数的增大，短舱总阻力增大；随进气道流量系数的增大，短舱总阻力减小。关键词：短舱阻力；附加阻力；压差阻力；来流马赫数；进气道流量系数中图分类号：Ｖ２３５.１３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１２４８．２０１７．０４．００６Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｎａｃｅｌｌｅｄｒａｇｏｆｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅｗｉｔｈａｌａｒｇｅｂｙｐａｓｓｒａｔｉｏａ，ｂＨＥＩ

3、Ｓｈａｏ-ｈｕａＪＩＡＮＧＳｈｅｎｇ-ｌａｎ（ａ.ＴｈｅＦｉｆｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ｂ.ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣＡＩＧＡＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏＬｔｄ，Ｚｈｕｈａｉ５１９０４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎａｃｅｌｌｅｏｆｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅｗｉｔｈａｌａｒｇｅｂｙｐａｓｓｒａｔｉｏｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｕｎｉｔｓｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｄｒａｇｓ，ｓｏｉｔ′ｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｔｕｄｙｎａｃｅｌｌｅｄｒａｇａｎｄｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ

4、ｉｃｓ．Ａｎｉｎｌｅｔｂｏｕｎｄａｒｙｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔｍａｓｓｆｌｏｗａｎｄａｊｅｔｂｏｕｎｄａｒｙｗｉｔｈｆｉｘｅｄｔｏｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗｅｒｅａｄｄｅｄｉｎｔｏａｔｙｐｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｉ-ｓｏｌａｔｅｄｎａｃｅｌｌｅａｓａｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ．ＢａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎａｃｅｌｌｅｄｒａｇｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇｆｌｏｗａｎｄｆｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉ

5、ｅｎｔｏｆｉｎｌｅｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆａｄｄｉｔｉｏｎａｌｄｒａｇ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒａｇ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｄｒａｇａｎｄｔｏｔａｌｄｒａｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎａｃｅｌｌｅｄｒａｇｉｓａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｄｄｉｔｉｏｎａｌｄｒａｇｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｄｉｍｉｎｕｔｉｏｎｏｆｃａｐｔｕｒｅｄｓｔｒｅａｍｔｕｂｅｓａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｎａｃｅｌｌｅｓｕｒｆａ

6、ｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｓｐｉｌｌ．ＴｈｅｔｏｔａｌｄｒａｇｏｆｔｈｅｎａｃｅｌｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇｆｌｏｗ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｆｌｏｗｃｏ-ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｃｅｌｌｅｄｒａｇ；ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｄｒａｇ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒａｇ；Ｍａｃｈｎｕｍｂｅｒｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇｆｌｏｗ；ｆｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｉｎｌｅｔ随着现代大型客机发动机性能要求的逐年提高，发动机涵道比

7、越来越大，进而导致短舱直径增收稿日期：２０１７－０５－０８作者简介：黑少华（１９９０－），男，河南驻马店人，助理工程师，主要研究方向：飞机动力燃油设计，Ｅ-ｍａｉｌ：ｓｈａｏｈｕａｈｅｉ＠１６３.ｃｏｍ第４期黑少华，等：民用大涵道比发动机短舱阻力数值研究４９大，随之产生的阻力增加问题更加突出，造成发动外罩压差阻力Ｄｐ和摩擦阻力Ｄｆ。压差阻力Ｄｐ机推力的额外增加，影响了发动机效率的提高，进又可分为唇口吸力Ｄｌｉｐ和尾部阻力Ｄｂ。某典型短而造成飞机经济性的下滑［１－４］。因此，在民机发舱的阻力示意图如图１所示。动机研发过程中开展针对短舱阻力的

8、相关研究是必要的。国内外对短舱阻力进行了一系列的研究。江永泉等人强调了在设计翼吊短舱时需要考虑到空气动力学的影响［５］。张兆，陶洋等人对发动机短舱溢流阻力进行了数值模拟，分析了溢流阻力产生的原