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。

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。