發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口靜止-旋轉(zhuǎn)部件結(jié)冰及結(jié)冰試驗(yàn)的相似研究.pdf

1、飛機(jī)在特定的氣象條件下飛行，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)支板、整流帽罩等會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。不斷聚積的冰層會(huì)改變流道形狀，減少流通面積，造成發(fā)動(dòng)機(jī)性能惡化，脫落的冰層甚至?xí)p壞發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)飛行安全造成難以預(yù)計(jì)的危害。
　　本文采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口靜止部件和旋轉(zhuǎn)帽罩的結(jié)冰問(wèn)題進(jìn)行了研究，并針對(duì)結(jié)冰試驗(yàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，根據(jù)結(jié)冰相似理論建立了一套發(fā)動(dòng)機(jī)冰風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。
　　本文的主要工作包括：
　　

2、（1）采用時(shí)間多步法建立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口靜止部件三維結(jié)冰計(jì)算模型，該模型考慮了液態(tài)水的溢流效應(yīng)，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的三維結(jié)冰計(jì)算程序。
　　研究了三維結(jié)冰數(shù)值計(jì)算的基本步驟，建立了結(jié)冰數(shù)值模擬的計(jì)算流程和算法：①采用歐拉-拉格朗日法求解空氣-過(guò)冷水滴氣液兩相流場(chǎng)；②給出了部件表面水滴撞擊特性的求解方法和步驟，提出了一種求解水收集系數(shù)的計(jì)算方法，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算程序。通過(guò)對(duì)二維NACA0012翼型表面的水收集和三維軸對(duì)稱進(jìn)氣道唇口的水收集

3、進(jìn)行的計(jì)算，驗(yàn)證了該方法的可靠性；③在 Messinger結(jié)冰模型的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的三維結(jié)冰計(jì)算模型，該模型考慮了液態(tài)水的溢流效應(yīng)，并針對(duì)該模型發(fā)展了相應(yīng)的采用迭代技術(shù)的數(shù)值求解方法。④建立了適用于固體表面結(jié)冰的動(dòng)網(wǎng)格模型。
　　利用本文開(kāi)發(fā)的三維結(jié)冰計(jì)算程序計(jì)算了具有三維特性的翼型結(jié)冰，其中包括 MS-317翼型和 GLC-305翼型，冰形計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了本文計(jì)算方法和程序的可靠性。并在此基礎(chǔ)上

4、對(duì)三維靜止帽罩結(jié)冰進(jìn)行了計(jì)算分析。
　　（2）建立了發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帽罩的三維結(jié)冰數(shù)值計(jì)算模型。綜合考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)帽罩旋轉(zhuǎn)情況下，旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)空氣流場(chǎng)，空氣流場(chǎng)對(duì)水滴運(yùn)動(dòng)軌跡以及離心力對(duì)水甩出的影響，提出了水收集系數(shù)以及旋轉(zhuǎn)部件三維結(jié)冰的計(jì)算方法。通過(guò)算例對(duì)比分析了不同轉(zhuǎn)速對(duì)水收集系數(shù)以及結(jié)冰的影響。對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帽罩的三維結(jié)冰進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明，兩者吻合較好，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的旋轉(zhuǎn)部件三維結(jié)冰計(jì)算模

5、型和計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于在一定轉(zhuǎn)速下，水滴直徑、進(jìn)口速度、液態(tài)水含量和環(huán)境溫度等結(jié)冰參數(shù)對(duì)結(jié)冰的影響進(jìn)行了研究。
　?。?）提出了一種旋轉(zhuǎn)帽罩結(jié)冰試驗(yàn)相似準(zhǔn)則，為旋轉(zhuǎn)帽罩冰風(fēng)洞試驗(yàn)的參數(shù)選擇提供了依據(jù)。根據(jù)相似理論，在考慮了旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，建立了旋轉(zhuǎn)帽罩結(jié)冰相似準(zhǔn)則。根據(jù)本文建立的旋轉(zhuǎn)帽罩結(jié)冰相似準(zhǔn)則，提出了旋轉(zhuǎn)帽罩冰風(fēng)洞試驗(yàn)參數(shù)的選取方法。根據(jù)該方法，采用數(shù)值模擬的方法對(duì)原型和縮比模型在分別對(duì)應(yīng)的結(jié)冰參數(shù)條件下，進(jìn)行了計(jì)