露天试车台侧风装置气动特性数值模拟

为了探究露天试车台侧风装置的气动流场特性,采用商用软件构建了侧风装置的全3维数值模型,完成了侧风装置气动特性的数值模拟。结果表明:安装在靠近侧风装置壁面附近的风机对风场边界产生影响,最中间1台风机排出的气流直接影响速度核心区中心风场,临近最中间水平方向两侧的2台风机排出的气流对关注截面偏离z中心轴线±0.25D位置产生影响;气流从侧风装置排出后可发现核心流速区、掺混区和低速扰动区3个区域,核心流速区内的气流变化平稳,未见大的波动;在以发动机进气轴线为中心d=0.8D直径范围内,随着风速的增大,最大流速差逐渐增大,速度不均匀度逐渐减小。研究结果可为发动机开展侧风试验提供理论和技术基础。

航空发动机露天试车台测试计量校准研究

利用ANSYS workbench静力学分析模块对航空发动机露天试车台的计量校准问题进行了探讨。首先,仿真计算了航空发动机露天试车台在不同载荷下的形变,与试验数据进行对比验证计算结果的准确性;其次,基于ASHRAE模型计算了太阳辐射强度。利用ANSYS热分析模块对太阳辐射引起的试车台结构温度变化进行了分析;最后,利用模态模块研究了露天试车台在阳光照射下的动力学特性变化规律。结果表明,静态分析模拟和试验的平均误差小于15.29%。试车台的固有频率受温度影响变化较小,当试车台的温差为50 K时,六阶固有频率可降低0.03 Hz。这些结果对推动航空发动机露天试车台试验参数标定具有重要价值。

露天试车台选址对海拔高度的需求初探

本文简要分析了露天试车台的功用和建设对选址的要求,重点探讨了海拔高度对露天试车台基准试车性能的影响和确定该影响的研究方案。已有研究结果初步表明,当海拔高度在3 km以下或环境压力在70 kPa以上条件下, 露天试车台试验的发动机换算性能与在标准大气海平面静止空气条件下的发动机试验性能是一致的,即在海拔高度 3 km以下选址建设露天试车台都是可行和合理的。

建设满足大型飞机发动机试验需求的露天试车台区技术论证

航空工业是一个国家科技工业发展水平和综合国力的重要标志,对国家的科学技术和国民经济的发展、特别是国防建设具有重要的意义。航空发动机是飞机的心脏,是确保飞机性能、安全可靠工作的极其重要的因素之一,也是飞机更新换代的重要前提。航空发动机是典型的高科技军民两用产品,它的研制过程大量依赖于各种试验验证,尤其是发动机的整机考核科目多,试验周期长,试验风险大,试验所需的配套设备也多。各种功能的露天试车台是航空发动机整机试验配套系统中不可缺少的组成部分,将直接影响到航空发动机的研制周期、研制水平和装机后发动机的工作安全可靠性。本文通过对世界航空大国的露天试车台建设概况的分析,并结合国内实际情况阐述了我国建设露天试车台的必要性,以及我国露天试车台的建设原则和建设方案的建议等。

露天试车台在拉力载荷作用下的静态变形分析

随着航空发动机研制要求的不断提高,各种功能的露天试车台已经成为航空发动机整机试验体系中不可或缺的组成部分。在对露天台结构模型进行有效的简化基础上,利用ANSYS Workbench软件对其在不同拉力载荷作用下产生的静态变形量进行计算与分析,通过与实际测量数据进行对比验证,实现了单立柱悬臂式航空发动机露天试车台架测试性能分析与评估,同时研究了露天环境对其测量结果的影响规律,得到了250 kN载荷下模型静态变形校准量。结果表明:ANSYS Workbench计算静态变形整体平均误差为10.1%,发动机处考核点平均误差为5.16%,动架前端考核点平均误差为15.29%,动架后端考核点平均误差为9.85%,对比结果具有很好的吻合度,为露天试车台试验测试数据分析与校准提供了有力保障。

航空发动机露天试车台侧风模拟研究

基于流体力学理论,通过运用ANSYS Workbench对侧风装置试验过程进行仿真,深入研究了不同工况下侧风装置出口压力、流量和速度分布。结果表明:全部风机同时工作时每台风机供给流量的能力均衡,中央1台风机单独工作时供给效率最高。全部风机同时工作时气流稳定区在中心区和壁面之间,中央1台风机的工作速度和压力偏离中心。中间7台风机同时工作时气流相对稳定,但未工作风机会引起流量损失。本研究从理论上为侧风装置的使用及完善提供了指导和依据。

自然风条件下露天试车台推力修正的数值模拟研究

为研究自然风下露天试车台航空发动机推力修正的方法,针对典型结构露天试车台开展航空发动机在不同自然风风速(0~5m/s),风向(0~90°)下试车流场的数值仿真研究。研究发现,自然风条件明显影响露天试车发动机进气道周围回流区的分布,以往基于测量二次气流的室内试车台推力修正方法无法用于露天试车台,因此推导出基于发动机内流参数的进气附加阻力计算和测量方法,并结合仿真结果分析不同自然风对露天试车台各阻力修正量的影响。结果表明,对于进气附加阻力,随着风速增大逐渐成正比例增加,最大占总推力1.09%;对于台架迎风阻力,当风向角小于45°时与进气方向风速之间满足近似二次曲线关系,最大占总推力0.18%;无风时由于发动机排气射流对台架周围气流速度的影响,仍有台架迎风阻力。

太阳辐射对航空发动机露天试车台热变形的影响

航空发动机露天试车台暴露于室外大气环境中,太阳辐射将导致其结构热变形,直接影响测试精度。首先使用ASHRAE模型对ANSYS Workbench中Solar Calculator功能模块的辐射计算结果进行验证,确定了模块计算的准确性;然后基于Solar Calculator功能模块对露天试车台结构温度场进行计算分析,探究了太阳辐射对露天试车台结构热变形的影响。结果表明,利用Solar Calculator功能模块计算太阳辐射强度最大误差为5.20%,露天试车台因温度变化导致在x、y、z方向上分别伸长0.033%、0.107%和0.020%。还对基于有限元结构建模与利用线膨胀系数估算的结构变形进行了计算,两种算法的平均误差在6.52%以内,验证了有限元模型用于热变形计算的合理性。

航空发动机露天试车台反推挡板结构设计

基于航空发动机露天试车台反推挡板的需求分析,对反推挡板设备开展结构设计,从挡板的总体结构和挡板与航空发动机进气道的可调节设计详细介绍了反推挡板的结构设计过程,确保挡板结构满足设计要求,实现挡板在露天环境下阻挡反推气流吸入发动机的功能。

侧风条件下露天试车台流场特性的数值模拟

采用CFD数值仿真方法,针对典型露天台进行三维简化建模,建立合适的边界条件,利用侧风设备产生的侧风风场,对露天试车台与发动机进行三维流场仿真。在此基础上,开展典型侧风风速、风向条件下的露天台与发动机联合仿真,分析在不同侧风条件下发动机进口及试验风机出口的流场特性,阐述侧风风速、风向对侧风设备出口风场均匀性及发动机进口气动交界面流场的影响规律。结果表明:随侧风速度增加,侧风装置出口风场品质提高,发动机进口流场畸变程度增加;随侧风角度增加,侧风装置出口风场品质先提高后变坏,而发动机进口气动交界面的平均总压恢复系数和最大周向畸变指数变化趋势不同;最大周向畸变指数更适合评估本研究中发动机进口流场畸变情况。

航空发动机露天侧风试验装置流场特性数值模拟

为了分析侧风试验装置的流场特性,建立了真实尺寸的CFD数值仿真模型,利用集总参数模型模拟了风机流动,研究了整流装置、风机布局和自然风对装置流场特性的影响。结果表明:稳定段加装3层开孔率为0.50~0.55的阻尼网可以使试验区动压系数μ≤0.005,改善了风机布局和收缩段突缩对出口流场品质产生的不利影响;装置内部外圈风机的流量低于中心风机的,且不同布局的风机组合具有不同的流场特性和抗自然风干扰能力;风向与装置轴线夹角为30°及以下的自然风对流场品质影响较小且有利于风机风量的输出,而夹角大于60°时装置内靠近风向一侧的风机受到的扰动较大,同时装置出口的射流方向发生大幅度偏转。研究结论对于航空发动机露天侧风试验装置的设计、使用和完善,以及进一步开展喷水、喷砂特性的模拟分析具有较大参考价值。

航空发动机露天试验及试验能力建设

航空发动机研制过程依赖于大量的试验验证,尤其是整机研制涉及的考核项目多、试验周期长、风险大。随着航空技术的进一步发展,对航空发动机研制的要求不断提高,也极大地促进了试验基础设施的建设以及试验技术的发展。作为航空发动机研发的重要环节,露天试车台的建设及其试验能力关系到航空发动机的研发周期、研制水平和装机后发动机的运行稳定性,多功能的露天试车台逐渐成为航空发动机试验中不可缺少的部分。通过介绍露天试车台的试验内容以及概述国外几种典型的露天试车台建设情况及其相关研究,同时从测试角度详细分析建设露天试验能力需要考虑的要素,对中国加快露天试车台和试验能力建设提出了建议。

航空发动机露天试验基地选址分析

本文通过对航空发动机不同露天试车试验设施的特点进行分析,总结了露天试验基地选址的几大因素,并简要介绍了国内外主要露天试验基地的建设情况,为国内后续露天试验基地的选址分析提供依据和参考。

基于响应曲面的悬臂支架设计优化

悬臂支架是露天试车台的重要组成部分,在发动机推力、自身重力、测量台架和发动机重力的作用下,为了保证发动机试验过程中参数测量的准确性,需对悬臂支架的变形量进行控制,消除悬臂支架变形量对参数测量的影响。在悬臂支架的方案设计中,利用仿真计算,结合实验设计方法对影响悬臂支架变形量的影响因子进行统计分析,确定悬臂支架的优化设计方案及悬臂支架变形量的传递函数,并对优化方案进行设计验证,保证方案设计的可靠性和合理性。

进气导管对环境风导流的数值模拟研究

航空发动机在其研制过程中依赖大量的试验验证,许多试验都依赖露天试车台,露天试验易受环境风的影响。普惠公司露天试车台配有进气导管用于降低环境风对露天试验的影响,国内露天试车台也配备了进气导管。为研究进气导管对环境风的导流作用,利用Fluent软件,对环境风下进气导管进行了数值模拟,并以周向稳态总压畸变指数作为进气导管导流效果的评价指标,对计算结果进行分析,为国内露天试车台进气导管的使用提供技术支持。