发动机进气道前缘防冰腔性能研究

摘要

结冰对发动机的机动性、飞行的安全性形成着极大的隐患，防冰系统是必要的防护装置。从工程实际出发，本文基于某型发动机进气道唇口表面防冰热载荷分布的特点，提出了一种新型的热气防冰结构。对前端热载荷密度需求最大的驻点区域，采用冲击射流，进气道内侧采用变截面通道的双蒙皮波纹板；采用试验结合数值模拟进行了研究。 研究内容包括：1.以发动机进气道唇口截面型线为原型，设计并搭建防冰试验件实验台；2.探究了不同结构参数、流动参数下，防冰件传热特性变化规律，整理出了齐边形圆孔喷口流量系数分布规律；3.分析各类湍流模型的适用条件，选取合适的模型通过数值模拟验证试验结果，吻合较好，同时直观清晰地揭示了流场及温度分布特性；4.针对冲击射流及矩形通道流动传热特性，对各自的多种结构参数对流动传热特性的影响进行了探讨，并在前文设计的基础上，优化了进气道唇口防冰腔。 研究结果表明：冲击射流的局部强化传热特征明显，并存在一个最佳传热效果的冲击高度比（Zn：3～5）；截面特性及肋化形式是波纹板通道的主要强化传热方向；外壁面弧度对整体传热效果影响较小，可以平板流动替代分析；热连接现象对传热系数影响较小，但对外壁温度分布影响较大；渐缩喷嘴是影响流量分布的主要因素；跨音速射流时，上下游射流口流量基本呈均匀分布。