桨尖喷气驱动系统的实验与数值模拟研究.pdf

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1、第5卷第2期2014年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．5No．2Mav2014文章编号：1674—8190(2014)02—171—04桨尖喷气驱动系统的实验与数值模拟研究陈白冰，詹浩，米百刚(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：桨尖喷气驱动是一种很有应用前景的动力驱动类型，针对桨尖喷气驱动系统进行设计研究。通过建立压气机式桨尖喷气驱动系统的实验平台，改变入口条件，测量得到喷气管道内部的流动参数以及桨尖喷口的静推力，进而计算此驱动系统的输出功率，对整个驱动系统的性能进行试验分析，然后

2、采用CFD数值模拟方法对试验的各个流动状态进行仿真计算。结果表明：CFD数值计算结果与试验值吻合的很好，随着入口总压的提高，推力及功率变大，同时说明了CFD数值方法的可靠性，也为CFD数值模拟技术在喷气驱动系统的效率以及动力来源的选择与适配研究提供了参考。关键词：桨尖喷气；驱动系统；数值模拟；离心式压气机；试验系统中图分类号：V235文献标识码：AResearchonExperimentandNumericalSimulationfortheTip-jetDrivenSystem一●ChenBaibing，ZhanHao，MiBaigang(SchoolofAerona

3、utics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Thetip-jetdrivensystemisapromisingpowerdrivendevice．Thedesigningandstudyingfocusesontip-jetdrivensystem．Adrivensystemexperimentalplatformbasedoncentrifugalcompressorisestablished，theinterior-flowparametersofthepipeandst

4、aticthrustofthespoutbychangingtheinletconditionsareob—tained，andthentheoutputpowerofthisdrivensystemiscalculatedtoanalyzethecharacteristicsofthesystem．FurthertheCFDnumericalsimulationmethodisusedtosimulatingvariousexperimentalconditions．Theresultsshowthatthesimulationdataarewellagreewith

5、theexperimentdata，theforceandpowerarebiggerwhenthetotalpressurearehigher．ItprovidereferencesforCFDnumericalsimulationtechnologyusedincalculatingtheefficiencyoftip-jetdrivensystemandselectingsourceofthepower．Keywords：tip-jet；drivensystem；numericalsimulation；centrifugalcompressor；experimen

6、talsystem0引言桨尖喷气驱动系统是通过旋翼桨叶输送气体，在叶尖适当地改变气体的方向产生力，对旋翼产生一个驱动扭矩，驱动旋翼旋转。这种反驱动装置只需要一个气体发生器，而不需要常规直升机的尾桨提供反扭矩装置。产生翼尖喷流的方式有两种：一种是桨尖发动机式，另一种是桨尖供气式[1。2]。由收稿日期：2013—10—14；修回日期：2013—11—13通信作者：陈白冰，gerrard760@126．corn于在桨尖安装喷气发动机，将会使发动机处在离心力及陀螺力矩作用下工作，而且发动机的陀螺力矩作用在桨叶上，也给桨叶的设计带来困难。目前在国外已有实际应用的是桨尖供气式压气机

7、式驱动系统¨J，Kyung—HoonPark等Ho利用涡喷发动机尾部引气的方式，对基于热喷流的桨尖喷气动力系统进行了设计和测试，测量了不同管道直径时的喷流反作用推力。而在国内，桨尖喷气驱动系统的研究较为少见，吕佩剑等口1对基于暖喷流的桨尖喷气驱动系统动力来源装置进行了初步研究，完成了混排发动机的设计和制造，并对发动机进行了初步测试。目前还没有针对桨尖喷气驱动装置进行系统172航空工程进展第5卷性设计与CFD数值模拟分析。本文首先设计一套压气机式驱动系统，然后进行实验和数据采集，进而通过计算对桨尖喷口的输出功率进行量化，最后基于CFD数值模