叶栅式反推力装置结构和气动性能研究

摘要

航空发动机反推力装置是民用和军用大涵道比涡扇发动机的重要组成部分，起到减速制动，缩短滑跑距离的目的。本文针对大涵道比涡扇发动机叶栅式反推力装置，开展了反推力开启状态下的三维流场数值模拟，分析了叶栅几何结构、发动机功率、滑跑速度、侧风、单/双发等因素对反推力性能的影响，重点讨论了反推力气流再吸入问题及其引起的风扇进气畸变。本文的主要工作包括：
　　首先，在试验数据验证的基础上，采用Fluent软件，计算分析了叶栅几何参数对反推力性能的影响。叶栅进气角和排气角的增加，反推力效率基本呈增加趋势，但总压恢复系数减小，本文的最大反推力效率达到0.73；反推力效率随着叶栅稠密度的增加，先增加而后趋于平缓，在稠密度在1.08时达到峰值，总压恢复系数随着叶栅稠密度的增加，先降低而后增加，稠密度为0.9时达到最小值，综合考虑，叶栅稠密度在1~1.25之间较好。
　　其次，展示了整台发动机的反推力装置在发动机功率、滑跑速度、侧风影响下的反推力气流流场，分析了反推力气流流动特性，对出现再吸入情况下的发动机进气流场畸变进行综合评估。计算结果表明：随着发动机功率的增加，反推力效率、流量系数、速度系数均增加，流动的沿程压力损失增大，总压恢复系数降低。滑跑速度和侧风风速的变化基本不影响叶栅的反推力效率、总压恢复系数和流量系数，但速度系数随着滑跑速度的增加而略有降低。侧风的存在使得反推力装置关闭的临界滑跑速度从不存在侧风时的0.08Ma提高到0.12Ma。
　　最后，展示了同侧双发、飞发一体的反推力状态下的反推力气流流场。随着滑跑速度增加，进气道再吸入严重的发动机从内侧发动机转向外侧发动机，当滑跑速度在0.12Ma后，内侧发动机的反推力气流再吸入消失。相对于单发，由于双发之间前后排列，存在发动机相互再吸入现象，这使得反推力装置关闭的临界滑跑速度从单发时的0.08Ma增加到0.14Ma。

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注释表

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 反推力装置的研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 叶栅式反推力装置数值计算方法

2.1 基本控制方程

2.2 湍流模型

2.3 反推力装置性能评估方法

第三章 叶栅几何参数对反推力气流的影响规律研究

3.1 叶栅计算模型和边界条件

3.2 计算结果分析

3.3 结论

第四章 整发反推力性能计算及其再吸入性能评估

4.1 计算模型

4.2 计算结果分析

4.3 小结

第五章 总结与展望

5.1 本文研究结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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