大宽高比弯曲混合喷管排气红外和射流噪声抑制

针对大宽高比弯曲混合喷管排气红外和射流噪声抑制的需求,在狭长矩形喷口的基础上对混合喷管喷口结构进行重新设计,包括不同尺寸参数的波瓣喷口和不同侵入程度的冠状锯齿喷口。针对上述喷管,采用数值模拟的方法,获得大宽高比弯曲混合喷管的射流流场,并通过正反射线追踪法和Fluent软件FW-H声学模块分别计算了混合喷管的排气红外辐射强度和射流噪声总声压级。对研究结果进行分析,揭示了狭长矩形喷口、波瓣喷口和冠状锯齿喷口对混合喷管的引射性能、压力损失以及排气红外和噪声特性的影响机制,阐释了喷口激励的流向涡在射流与环境气流掺混过程中的强化主导作用及其抑制排气红外辐射和噪声的兼容性。

油气混输泵混合器不同含气体积分数模拟分析

鉴于油气混输泵试验时所采用的同心管混合器,在泵入口含气体积分数较高甚至为100%时,由于气水的密度相差较大,易出现空气在管道上面,水在下面的分层现象,且高含气体积分数下雾化效果不好等问题,在该混合器的基础上设计出新型喷管式混合器。为了确保新型混合器在含气体积分数大范围内变化时,得到均化良好的两相流体,运用CFD流场模拟软件,对新型混合器做了性能预测。模拟结果表明,新混合器在入口含气体积分数从0～1范围内变化时,能满足油气混输泵性能测试的要求;气液混合程度还与进气压力大小有关,从而可以对气液相的压力匹配问题进行定量把握,确保设计的正确性。

碘气流穿透深度和碘流量对COIL激光输出功率的影响

通过采用Cl2流量250mmol/s列管射流式氧发生器的COIL出光实验,得到了激光输出功率随碘副气流相对于氧主气流混合穿透深度的变化规律。实验结果表明,穿透深度对激光功率影响较大,存在最佳穿透深度,约为3.16mm,计算的最佳穿透深度与实验得到的最佳穿透深度基本一致。通过逐步改变供碘系统的碘气流流量,测量激光的输出功率,在实验上证实并找到了COIL的最佳碘流量值,约为4.5mmol/s,这一结果比以往文献所登载的最佳碘流量值要确切。

波瓣数对波瓣S型混合二元喷管气动热力性能影响

依据某型涡扇发动机波瓣S型混合二元喷管,保持波瓣混合器长度、内扩张角、外扩张角以及宽高比不变,依次取波瓣混合器波瓣数为12,14,16,18,20,建立了一组具有不同波瓣数的波瓣S型混合二元喷管模型.采用经过验证的CFD方法,研究了波瓣数对波瓣S型混合二元喷管气动热力性能的影响规律.结果表明:在波瓣尾缘截面至第1个S弯截面区域,波瓣数对流体混合程度产生很大影响,并且热混合效率近乎随波瓣数增加而增加.在第1个S弯截面至波瓣S型混合二元喷管出口截面区域,波瓣数为16的波瓣S型混合二元喷管模型的总压恢复系数始终最低,其余模型的总压恢复系数以及热混合效率没有明显差别.在波瓣S型混合二元喷管出口截面上,波瓣数为16的波瓣S型混合二元喷管模型的热混合效率最高,达到0.850,然而其总压恢复系数相对于该截面上最高值下降了0.289%.此外,波瓣S型混合二元喷管的渐缩型流道能够提高流向涡强迫混合效果,但同时也加速流向涡的耗散速率.

CFM56系列发动机部件技术综述

综述了CFM56系列大涵道比发动机在风扇叶片、防冰、吞水、燃烧室、尾喷管方面所采用的结构技术。

轴对称分开排气喷管改混合排气喷管设计方法

为将涡扇发动机轴对称分开排气喷管改型设计为混合排气喷管以获取混合推力增益且改变其红外辐射(IR)特征,提出了一套基于CFD数值计算评估的轴对称分开排气喷管改型设计方法。研究结果包括:(1)提出了内、外涵气流不同程度掺混时推力的估算方法,估算值与真实值的误差在所研究参数范围内不超过0.005;(2)分析了内、外涵气流掺混对改型设计的影响,喷管外涵气流与内涵气流的总压比在0.8~1.5之间且掺混度大于0.1时混合排气最有可能产生推力增益,且掺混越好,增益越高;(3)轴对称分开排气喷管改型设计为带环形混合器的混合排气喷管后,推力系数增加0.008 7~0.012 6,而采用波瓣混合器时喷管的推力系数则增加0.028 9;(4)相比于分开排气,混合排气喷管在0°~15°方向上的红外辐射强度有所增加,但在其他所有方位角上均大幅下降,最大降幅为77.5%。

基于自由变形技术的混合排气喷管气动优化设计

以内外涵混合排气喷管为研究对象,建立了控制体与喷管网格模型的映射关系,通过控制点运动实现了喷管内、外涵双层壁面与网格同步、大曲率变形,并应用优化拉丁超立方设计(OLDH)方法创建了实验样本点。在此基础上,利用Isight软件驱动网格自由变形(FFD)模块和CFD仿真模块完成了所有样本点计算。结果表明:通过优选设计仿真结果,喷管推力系数提高0.6%,总压损失降低0.6%。对优选造型采用多段线+圆弧的方式进行了几何特征提取,获得的参数化造型与优选造型性能接近,具有一定的工程实用价值。