风扇∕压气机进口畸变问题数值研究进展

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1、第28卷第2期2010年4月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSl-】ⅣOFCHINAV01．28No．2April2010风扇／压气机进口畸变问题数值研究进展陶立权1，孙鹏2，杨坤1(1．中国民航大学航空工程学院，300300；2．大连海事大学轮机工程学院，116026)摘要：现代航空发动机的非常规机动性和超音速机动性使风扇／压气机经常工作在非均匀的进口条件下，研究进口流场畸变对其内部流场及性能的影响对改善发动机的经济性扣可靠性以及提高抗畸变能力具有重要的理论意义和工程应用

2、价值。自20世纪50年代以来．进口总压畸变问题的数值研究不断发展进步，很多模型被提出并验证。较全面地介绍了国内外进口畸变问题的数值研究方法的发展，并对各模型的特点和应用范围进行了分析和对比。得出在硬件允许的情况下，采用全流道非定常数值模拟可以更准确地刻画流动的周向特性和内部流场结构，有利于细致研究畸变流场的内部流动机理。关键词：风扇／压气机：进口畸变；数值模拟中图分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：1674_5590(加10}02-0006．D5DevelopmentofNumericalSimulati

3、onMethodsUsedforFan／Compressor、)I，ithInletDistortionTA0Li-quan，SUNPeng，YANGKun(1．co如伊ofAeronauticalEngineering，CAUC，Tianjin3003001，China；2．MarineEngineeringco如伊，DalianMaritimeUniver$妨，Dalian116026，China)Abstract：Inthe21stcentury，aeroengineismoreunconventional

4、lymaneuverableandmoresupersonicflexible80thattheinletboundaryconditionoffan／compressorisdistorted，whichdeterioratesitsperformance，makesstabilitydecline，eveninducesstall．So，studyingtheinfluenceofinletdistortiononaeroengineanditsflowfieldisnecessaryandsignifica

5、nt．ThedevelopmentofnumericalsimulationmodelsOBinletdistortionproblemsa肥introducedandcomparedinthispaper．AconclusionisdrawnthatfullannulusunsteadysimulationCandescribetheflowfieldmorecomprehensively，whichisgoodforstudyingthemechanismofdistortedflowfieldindetai

6、l．Keywords：fan]compressor；inletdistortion；numericalsimulation早期叶轮机械的设计和分析是在均匀进口条件下进行的，即假设上游的气动参数和结构载荷是均匀的。到了20世纪60年代，随着航空技术不断提高，对发动机性能的要求也越来越高，飞行条件和发动机结构的改变使发动机进口参数变得不均匀，这种假设的局限性逐渐显露出来。进入21世纪，飞机发动机向着非常规机动性和超音速机动性的方向发展。叶轮机械无一例外在非均匀进口条件下工作。这就使得压气机的效率和压比比均匀进气条件有

7、所降低，更重要的是进口气流的不均匀会加剧内部流场的非定常现象，从而使压气机气动稳定性下降，使之提前失速【lI。因此，深入的研究进口气流参数的非均匀性和内部流场的非定常性对进一步提高叶轮机的性能有着非常重要的意义[2-31。对于叶轮机械的研究主要有实验和数值模拟两种方法。由于叶轮机械中旋转部件的动静叶轴向间距小，实验测点布置复杂，对传感器要求高，且投资大，周期长，给实验研究带来很大困难。这些问题在整个航空发动机发展过程中都未能较好的解决，成为制约进一步提高叶轮机械性能的关键因素之一。而数值模拟不但可以避免许多实验条

8、件的限制，而且能够大大缩短科研周期，降低成本。尽管目前数值模拟还不能达到提供绝对精确数据的要求，但对于工程设计方案的比较与选择，它是非常重要的环节。美国的IHPTET收稿日期：2009-08—19：修回日期：2009—12—10作者简介：陶立权(19r78一)，男，黑龙江牡丹江人，助理研究员，工学硕士，研究方向航空发动机控制．第28卷第2期陶立权，孙鹏，杨坤：风扇／压气机