航空发动机燃油管路流阻特性研究

摘要

随着航空发动机的不断发展，压气机的压比不断提高，目前对于推重比10及以上的航空发动机来说，燃烧室进口空气温度高达850K，导致燃油管路内易发生结焦现象。抑制煤油结焦的一个重要方法是提高燃油管路内煤油流动速度，减少煤油在供油管路内的滞留时间。然而从供油系统到燃烧室之间的管路极其复杂，管路内存在突扩管、突缩管、三通、弯管等一系列流动阻力较大的管路配件，致使燃油管路内流阻损失较大。因此掌握燃油管路到喷嘴之间的阻力损失规律是优化设计喷嘴所必须的技术支持。
　　本文针对航空发动机燃油管路的结构形式，对等直径短圆管、突扩管、突缩管、三通、弯管进行数值模拟和实验研究，分析了管段横截面流线图和煤油在燃油管路内的流动规律，掌握燃油管路流阻系数随结构参数和流动参数的变化规律。结果显示，当入口雷诺数和结构参数保持不变时，温度对管路内流阻系数影响较小；短管沿程阻力系数不但与雷诺数有关，还和管长与管径之比有关，并都呈指数关系；突扩（突缩）局部阻力系数与进口雷诺数呈指数关系，与突扩（突缩）比呈二次函数关系；认为可以用指数形式描述雷诺数、曲率直径比对弯管局部阻力系数的影响，弯管局部阻力系数随着弯曲角度的减小的程度越来越大，因此可以用二次函数来描述弯曲角度对弯管局部阻力系数的影响。在特定条件下，认为可以用指数形式描述雷诺数、分流比、支管-主管管径比对三通局部阻力系数的影响。结合以上总结出的规律，以实验数据为基础整理出燃油管路流阻系数随流动参数和结构参数变化的准则关系式。

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章燃油管路流阻特性数值模拟

2.1数值模拟方法

2.2等直径圆管数值模拟及分析

2.3突扩管数值模拟及分析

2.4突缩管数值模拟及分析

2.5弯管数值模拟及分析

2.6三通管数值模拟及分析

2.7小结

第三章燃油管路流阻特性实验研究

3.1燃油流阻测试实验台

3.2实验结果分析

3.3燃油管路流阻特性实验结果与数值模拟对比

3.4小结

第四章燃油管路流阻损失准则关系式的整理

4.1直管沿程阻力系数准则关系式的整理

4.2突扩管局部阻力系数准则关系式的整理

4.3突缩管局部阻力系数准则关系式的整理

4.4弯管局部阻力系数准则关系式的整理

4.5三通局部阻力系数准则关系式的整理

4.6小结

第五章实验误差分析

5.1实验装置误差

5.2环境误差

5.3人为误差

5.4实验方法误差

5.5测量不确定度的估算

5.6小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文