[發(fā)明專利]動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110003040.1
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112800535A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃國平;劉澤鵬;王巖松
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴(yán)海晨

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器，其結(jié)構(gòu)包括工藝進(jìn)氣道，開縫繞流柱，旋轉(zhuǎn)縫柵，高速電機(jī)，連接螺栓，引氣通道，高壓氣源；其中開縫繞流柱安裝在工藝進(jìn)氣道內(nèi)部，通過連接螺栓固定，旋轉(zhuǎn)縫柵安裝在開縫繞流柱空腔內(nèi)，并與高速電機(jī)連接，高速電機(jī)通過凸臺固定在工藝進(jìn)氣道上，引氣通道引入高壓氣源進(jìn)入開縫繞流柱空腔內(nèi)；來流經(jīng)過繞流柱時(shí)，在繞流柱下游產(chǎn)生一系列大尺度渦團(tuán)，再利用旋轉(zhuǎn)縫柵和繞流柱空腔內(nèi)高壓氣源，形成非定常脈沖射流，調(diào)整下游渦團(tuán)尺度及頻率，形成與真實(shí)進(jìn)氣道出口畸變流場相似的動(dòng)態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有畸變模擬器模擬的動(dòng)態(tài)畸變強(qiáng)度不夠的問題，以更加真實(shí)地模擬進(jìn)發(fā)匹配過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器及其工作方法，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道/發(fā)動(dòng)機(jī)匹配技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)代先進(jìn)軍用飛行器要求高機(jī)動(dòng)、高隱身性能，為了滿足高機(jī)動(dòng)、高隱身的約束，普遍采用大曲率S彎進(jìn)氣道。由于進(jìn)氣道唇口分離和內(nèi)部強(qiáng)逆壓梯度的作用，S彎進(jìn)氣道內(nèi)部流動(dòng)惡化，形成大尺度分離渦團(tuán)，造成出口畸變。進(jìn)氣道出口畸變會對下游風(fēng)扇的穩(wěn)定工作造成影響，嚴(yán)重時(shí)會引起失速、喘振。因此，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定高效工作，需要進(jìn)行充分地進(jìn)氣道發(fā)動(dòng)機(jī)匹配試驗(yàn)。

目前，進(jìn)發(fā)匹配試驗(yàn)普遍采用畸變板、網(wǎng)等結(jié)構(gòu)模擬出進(jìn)氣道出口截面的畸變圖譜，再與下游發(fā)動(dòng)機(jī)連接工作，進(jìn)行進(jìn)發(fā)匹配試驗(yàn)。此種畸變模擬方法把進(jìn)氣道出口段三維非定常畸變流場簡化為二維定常的畸變圖譜，與真實(shí)的畸變流場存在差異，獲得的進(jìn)發(fā)匹配性能也與真實(shí)值存在偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器，其目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器及其工作方法，模擬出進(jìn)氣道出口段三維非定常畸變流場結(jié)構(gòu)，以保證進(jìn)發(fā)匹配試驗(yàn)更加接近真實(shí)值。該裝置能夠真實(shí)模擬出進(jìn)氣道出口段動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)結(jié)構(gòu)，以更準(zhǔn)確地測試出進(jìn)發(fā)匹配性能。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：動(dòng)態(tài)畸變渦團(tuán)模擬器，是其結(jié)構(gòu)包括工藝進(jìn)氣道1、開縫繞流柱2、旋轉(zhuǎn)縫柵3、高速電機(jī)4、連接螺栓5、引氣通道6；其中開縫繞流柱2安裝在工藝進(jìn)氣道1內(nèi)部，通過連接螺栓5固定，開縫繞流柱2內(nèi)設(shè)有圓柱形空腔，旋轉(zhuǎn)縫柵3安裝在開縫繞流柱空腔內(nèi)，并與高速電機(jī)4連接，高壓氣源7提供高壓氣體，并通過引氣通道6進(jìn)入繞流柱空腔內(nèi)；

所述開縫繞流柱2包括迎風(fēng)面A與背風(fēng)面B，背風(fēng)面上設(shè)有射流縫，所述迎風(fēng)面A與背風(fēng)面B光滑過渡，迎風(fēng)面A幾何進(jìn)口角α₁＝20至-30度，背風(fēng)面B幾何出口角β₁＝-60至-30度，徑向方向的高度h與工藝進(jìn)氣道內(nèi)徑d的比值為0.05-0.2，流向方向長度L與工藝進(jìn)氣道內(nèi)徑d的比值為0.3-0.5；開縫繞流柱2前緣線與水平線正方向的夾角θ₁為-45度-25度，從上游到下游的方向?yàn)檎缶壘€與前緣線保持平行。

所述工藝進(jìn)氣道1為圓柱體，其內(nèi)徑d與下游要匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口內(nèi)徑一致，工藝進(jìn)氣道長度L照內(nèi)徑d選取，L/d為3-5，工藝進(jìn)氣道表面有兩個(gè)定位螺孔，靠近模擬器出口的螺孔中心線距模擬器出口的距離L₁參照內(nèi)徑d選取，L₁/d的比值為2-4。

所述開縫繞流柱2的表面有2個(gè)定位螺孔，靠近繞流柱前緣的螺孔中心線與前緣的距離L₂與開縫繞流柱流向方向長度L的比值為0.25，靠近后緣的螺孔中心線與前緣的距離L₃與繞流柱流向方向長度L的比值為0.75。

所述開縫繞流柱2前緣半徑r₁＝0.01d-0.05工藝進(jìn)氣道內(nèi)徑d，后緣半徑r₂＝0.01d-0.05工藝進(jìn)氣道內(nèi)徑d。

所述開縫繞流柱2內(nèi)部圓柱形空腔的直徑d₁與繞流柱流向方向長度L的比值為0.05-0.2，其徑向高度h₁與繞流柱徑向高度h的比值為0.7-0.95,圓柱形空腔中心線距前緣的距離L₅與繞流柱長度L的比值為0.4-0.6。