航空发动机短舱流动与换热的计算研究

摘要

飞机发动机短舱包容了发动机、机匣、以及各种发动机附件。发动机本身是一个高温部件，工作时通过机匣向短舱传递热量，造成短舱内温度很高，如果发动机短舱没有合理的结构和有效的冷却，短舱内的高温就会引起发动机附件工作异常或损坏，因此飞机设计规范中明确规定了短舱内指定点的限定温度。 本文通过分析飞机发动机短舱的结构特点和引排气形式，建立了飞机典型短舱冷气流量的计算方法。在此基础上，建立了某型直升机短舱流动和换热的计算模型，数值计算了直升机工作在地面最大状态下短舱内部的流动和换热。结果表明，该状态下，短舱后部监测点温度超过限定值。因此，需要调整短舱的结构以改善短舱内温度场分布，降低监测点温度。 针对上述问题，本文提出了两种短舱结构修改方案，分别计算了两种方案短舱内部的流动和换热。通过计算分析发现，结构改进后，短舱内部的流动和换热效果有了一定程度的改善；监测点温度低于规范要求的温度限定值，冷却效果非常明显。本文提出的改进方案对工程实际具有一定的指导价值。

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文摘

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第一章绪论

1.1论文研究背景

1.2国内外研究状况

1.3论文研究方法

1.4论文研究内容

第二章发动机短舱冷气流量计算

2.1发动机短舱冷气流量的计算

2.1.1直通式短舱冷气流量的计算

2.1.2分段式短舱冷气流量的计算

2.2引射喷管的抽吸特性

2.2.1引射喷管抽吸特性的理论计算

2.2.2引射喷管抽吸特性的数值计算算例

第三章流动和换热数值计算的理论基础

3.1描述流动和换热的控制方程

3.2湍流和雷诺输运方程

3.3湍流模型

3.3.1高雷诺数湍流模型

3.3.2低雷诺数湍流模型

3.4方程求解方法—SIMPLE算法简介

第四章直升机短舱流动和换热计算

4.1结构简化及网格划分

4.2流场计算结果及分析

4.2.1边界条件

4.2.2计算结果及分析

4.3温度场计算结果及分析

4.3.1边界条件

4.3.2计算结果及分析

4.4小结

第五章短舱结构改进后流动与换热计算

5.1短舱结构改进方案

5.2边界条件

5.3流场计算结果及分析

5.4温度场计算结果及分析

5.5小结

第六章结论

参考文献

论文发表

致谢