[發(fā)明專利]大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810013241.4
• 申請(qǐng)日: 2008-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN101676918A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張錦繡;賈東兵;龔正真;葉留增;邵萬仁;汪東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張 晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

文獻(xiàn)A?numerical?investigation?into?the?nozzle?flow?ofhighby-pass?ratioturbofans[92-GT-10，H.ZIMMERMANN]提出了用一些參數(shù)來表示噴管外形的想法，但它的內(nèi)涵噴管不是塞式噴管，在此文中并沒有給出用這些變量來建立內(nèi)、外涵噴管的氣動(dòng)外形的數(shù)學(xué)模型。?

H.ZIMMERMANN仔細(xì)討論了外涵噴管的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，認(rèn)為外涵噴管的設(shè)計(jì)原則是在噴管內(nèi)取得盡可能多的膨脹，因?yàn)橥屏?gòu)成中的動(dòng)量項(xiàng)比壓力項(xiàng)能帶來更大的推力，并認(rèn)為圖1中的構(gòu)型“C”外涵噴管的后錐體壁面會(huì)有一個(gè)局部的壓力衰減區(qū)，噴氣流對(duì)外涵噴管后錐體壁面的壓力會(huì)很小。為了獲得最大的推力，需要平衡構(gòu)型“C”的流道型面和外涵噴管后錐體傾角。構(gòu)型“C”的外涵噴管后體角是11°。圖1是文獻(xiàn)中列出的5種外涵噴管結(jié)構(gòu)。?

H.Zimmermann認(rèn)為圖1中的構(gòu)型“C”性能最好，原因是構(gòu)型“C”的外涵噴管后錐體局部會(huì)有一個(gè)壓力“凹陷”區(qū)(Depression)，這種結(jié)構(gòu)能讓外涵后錐體壁面的靜壓小，從而外涵出口推力大。這是一種解釋。但我們認(rèn)為：構(gòu)型“C”的性能高的原因是外涵出口的速度場比其它結(jié)構(gòu)外涵出口的速度場均勻(可以對(duì)比其它四種結(jié)構(gòu))，均勻的速度場是和均勻的壓力場、均勻的溫度場聯(lián)系在一起的，而出口流場的均勻會(huì)導(dǎo)致較大的推力。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，既適合于軍用運(yùn)輸機(jī)，又適合于民用客機(jī)。?

本發(fā)明提供一種大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，以直線段的形式構(gòu)成噴管氣動(dòng)外形，直線段之間用圓弧光滑連接，具體流程為：?

用于定義噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)初始參數(shù)并賦值的步驟一；?

用于按照噴管外形的幾何關(guān)系求解其它參數(shù)并建立數(shù)學(xué)模型的步驟二；?

用于生成由步驟一、二參數(shù)控制的噴管外形的步驟三，噴管外形參見圖3；?

用于檢驗(yàn)氣動(dòng)外形是否達(dá)到了要求的氣動(dòng)性能的步驟四——如是，則結(jié)束設(shè)計(jì)流程；如否，則返回步驟一重新開始流程。?

本發(fā)明提供的大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于外涵噴管在流通截面積上用收斂的形式；內(nèi)涵噴管采用收斂—擴(kuò)張的形式。?

本發(fā)明提供的大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟一中的初始參數(shù)包括外涵噴管外側(cè)出口傾角、外涵噴管后錐體傾角、外涵噴管出口外側(cè)頂點(diǎn)坐標(biāo)、內(nèi)涵噴管后錐體傾角及內(nèi)涵噴管的喉部面積和出口面積的比值。?

本發(fā)明提供的大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，所述的步驟三為用計(jì)算機(jī)編程并生成內(nèi)外涵噴管外形，同時(shí)生成一個(gè)適合于Gambit處理的jou文件，其中采用的編程軟件可以是MATLAB、VB、C語?言等；所述的步驟四為用Gambit執(zhí)行步驟三生成的jou文件，生成一個(gè)msh文件，用Fluent調(diào)用msh文件并計(jì)算出這種氣動(dòng)外形是否達(dá)到了要求的氣動(dòng)性能。?

本發(fā)明提供的大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，可以快速地設(shè)計(jì)出一種內(nèi)外涵噴管流路方案并驗(yàn)證其是否可行能夠顯著地降低設(shè)計(jì)周期，保證加工方法簡單。?

附圖說明

圖1不同結(jié)構(gòu)外形的外涵噴管速度分布?

圖2設(shè)計(jì)流程?

圖3某大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管幾何外形?

具體實(shí)施方式

大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管設(shè)計(jì)時(shí)采用下面的特征：為減少飛行阻力，外涵噴管設(shè)計(jì)成外部膨脹噴管，在流通截面積上用收斂的形式；內(nèi)涵噴管被設(shè)計(jì)成混合膨脹噴管，在流通截面積上采用收斂—擴(kuò)張的形式。用直線段的形式構(gòu)成噴管氣動(dòng)外形，直線段之間用圓弧連接。?

對(duì)某大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣噴管按照如下步驟進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)——?

具體步驟為：?

定義噴管氣動(dòng)設(shè)計(jì)初始參數(shù)的步驟一，包括外涵噴管外側(cè)出口傾角α₃、外涵噴管后錐體傾角β₃、外涵噴管出口外側(cè)頂點(diǎn)坐標(biāo)A、內(nèi)涵噴管后錐體傾角γ₃及內(nèi)涵噴管的面積比A9/A8，全部詳細(xì)參數(shù)設(shè)置見表1，其中部分參數(shù)預(yù)先賦值，其余參數(shù)根據(jù)圖3所示的幾何關(guān)系在直角坐標(biāo)系中求解

表1?噴管幾何外形參數(shù)變量的定義?