發(fā)動機(jī)吞水試驗(yàn)云霧特性數(shù)值模擬

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1、第４５卷第２期航空計算技術(shù)Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．２２０１５年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１５發(fā)動機(jī)吞水試驗(yàn)云霧特性數(shù)值模擬１１２２白鵬博，邢玉明，吳峰，田小江（１．北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院，北京１００１９１；２．中國燃?xì)鉁u輪研究院，四川江油６２１７０３）摘要：吞水試驗(yàn)是測試飛機(jī)在雨天飛行時發(fā)動機(jī)性能的基本手段。噴水系統(tǒng)是吞水試驗(yàn)中構(gòu)造水滴及水霧狀態(tài)的關(guān)鍵部件，在保證液態(tài)水含量的同時還要滿足液滴粒徑和液滴分布的要求。通過ＣＦＤ軟件對噴霧系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)

2、值模擬，得到各種因素對噴霧粒徑的影響。發(fā)動機(jī)慢車狀態(tài)時，水滴呈聚合趨勢；最大狀態(tài)時，水滴呈破碎趨勢。提出一種噴水環(huán)形式的噴水系統(tǒng)，并對采用噴水環(huán)結(jié)構(gòu)形式的噴水系統(tǒng)進(jìn)行建模和數(shù)值計算，探討其對外流場以及粒徑變化產(chǎn)生影響。關(guān)鍵詞：高空臺模擬；發(fā)動機(jī)吞水；噴霧系統(tǒng)；直射式噴嘴；二次霧化中圖分類號：Ｖ２１１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１６７１-６５４Ｘ（２０１５）０２-００５３-０４NumericalSimulationofCloudParametersforTestofEngineWaterIngestio

3、n１１２２ＢＡＩＰｅｎｇ-ｂｏ，ＸＩＮＧＹｕ-ｍｉｎｇ，ＷＵＦｅｎｇ，ＴＩＡＮＸｉａｏ-ｊｉａｎｇ（１．SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeihangUniversity，Beijing１００１９１，China；２．ChinaGasTurbineEstablishment，Jiangyou６２１７０３，China）Abstract：Ｔｈｅｔｅｓｔｏｆｅｎｇｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｇｅｓｔｉｏｎｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｍｅａｎｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｅｒｆｏｒ

4、ｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅａｃｔ－ｉｎｇｉｎｒａｉｎｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｃｏｒｅｐａｒｔｔｏｆｏｒｍｗａｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｓａｎｄｔｈｅｌｉｑｕｉｄｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕ－ｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｄｒｏｐｌｅｔｓｉｚｅｏｆｓｐｒａｙ，ＣＦＤｓｏｆｔｗａ

5、ｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｐｒａｙｓｙｓｔｅｍ．Ｗａ－ｔｅｒｄｒｏｐｌｅｔｓｓｉｚｅｇｅｔｓｌａｒｇｅｒｗｈｅｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｒｕｎｓｉｎｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｓｔａｔｅ，ｂｕｔｉｔｇｅｔｓｓｍａｌｌｅｒｗｈｅｎｉｔｃｏｍｅｓｔｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔａｔｅ．Ａｔｌａｓｔ，ｏｎｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｆｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｅｏｍｅｔｒｉｃｓｈａｐｅｈａｓｂｅｅｎｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｄｕｒｉｎｇａｎａ

6、ｌｙｓｅｓｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ．Keywords：ａｌｔｉｔｕｄｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｆａｃｉｌｉｔｙ；ｅｎｇｉｎｅｗａｔｅｒｉｎｇｅｓｔｉｏｎ；ｓｐｒｉｎｋｌｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｐｌａｉｎ-ｏｒｉｆｉｃｅａｔｏｍｉ－ｚｅｒ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ引言［５－７］及液態(tài)水含量分布均會造成很大的影響。本文采飛機(jī)在雨天飛行時，發(fā)動機(jī)吞入大氣中的液態(tài)水用不同孔徑的直射式噴嘴對發(fā)動機(jī)不同工作狀態(tài)進(jìn)行和以水汽形式存在大氣中的水，會引起發(fā)動機(jī)機(jī)匣

7、局?jǐn)?shù)值模擬計算，為進(jìn)一步探討發(fā)動機(jī)吞水過程中水滴部受冷收縮，引起機(jī)匣和葉片之間的間隙減小，產(chǎn)生摩霧化機(jī)理奠定基礎(chǔ)。［１］擦損壞發(fā)動機(jī)。因此，在發(fā)動機(jī)投入使用之前，必須對其進(jìn)行吞水性能測試試驗(yàn)。噴嘴可以在發(fā)動機(jī)吞水１數(shù)值研究方法試驗(yàn)研究中精確模擬真實(shí)大氣雨水環(huán)境，其性能直接本文借助計算流體動力學(xué)軟件Ｆｌｕｅｎｔ對發(fā)動機(jī)吞關(guān)系到試驗(yàn)效果。液滴平均體積直徑（ＭＶＤ）可簡單水試驗(yàn)流量管中的氣液兩相流進(jìn)行計算，發(fā)動機(jī)吸入有效地表征無凍雨云層中各尺寸液滴的撞擊、收集特氣體被視為連續(xù)相，水滴被視為離散相。［２］

8、［３］性。且國軍標(biāo)ＧＪＢ２４１Ａ－２０１０規(guī)定了發(fā)動機(jī)吞１．１連續(xù)相控制方程水試驗(yàn)中有５０％液態(tài)水通過進(jìn)氣道１／３扇形面積進(jìn)流體運(yùn)動遵循質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒定［４］入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道。發(fā)動機(jī)慢車狀態(tài)和最大狀態(tài)，進(jìn)律。這三大定律的數(shù)學(xué)描述構(gòu)成了流體力學(xué)的Ｎ-Ｓ氣道中風(fēng)速差別很大，對吞水試驗(yàn)過程中的水滴粒徑方程組。流場控制方程包括連續(xù)方程、動量方程、能量收稿日期：２０１４－１２－３０修訂日期：２０１５－０１－２２基金項目：航空科學(xué)基金項目資助（２０１２０２４００１）作者簡介：白鵬博