发动机进气流量对前缘水滴撞击特性的影响

为了掌握发动机进气流量对水滴撞击特性的影响规律,采用欧拉方法建立水滴运动方程,基于分区多块结构网格体系求解水滴运动轨迹,提出了复杂外形飞机水滴撞击特性的计算方法.基于该方法对发动机进气道唇口进行水滴撞击特性分析,研究了不同发动机进气流量对进气道唇口水滴撞击特性的影响.结果表明,发动机进气流量越大,水滴收集系数最大值越大.因此,航空发动机吊舱进气道前缘的防除冰系统设计必须考虑不同飞行状态下进气流量的影响.

发动机短舱过冷大水滴结冰数值模拟

发动机短舱结冰会对飞机飞行安全造成重大影响。过冷大水滴在撞击物面前存在变形、破碎,撞击时可能出现飞溅、反弹等物理现象,与过冷小水滴存在差异。为更好地模拟过冷大水滴条件下发动机短舱结冰情况,建立了考虑水滴破碎、飞溅、反弹等影响的过冷大水滴运动模型,对某型发动机短舱进行了结冰数值模拟,并研究了边界条件、水滴直径等对结冰外形的影响。计算结果表明,水滴直径越大,局部水收集系数越大,水滴上下撞击极限越大,结冰越厚。短舱风扇处不同边界条件设置对过冷大水滴结冰结果存在影响,边界条件为压力出口和流量出口时计算结果吻合度较高。

发动机短舱防冰性能计算方法研究综述

发动机短舱中可能出现的结冰现象对飞行安全有着严重的影响。总结了已有关于短舱防冰性能计算的文献资料,在明确短舱防冰性能计算的理论依据的基础上,分析了其与机翼防冰性能计算的异同及计算中可能遇到的问题及解决方法,并对国内发动机短舱防冰性能计算提出了合理化建议。

短舱防冰系统三维内外流耦合计算方法

为提高防冰性能评估效率,更好地支撑发动机短舱防冰系统设计工作,基于松散耦合方法开展了适用于短舱进气道笛形管防冰系统的三维内外流耦合仿真计算方法研究。将三维全尺寸短舱进气道计算模型分割为内、外流计算域,并以防冰腔外表面温度和换热系数作为计算域之间的交互数据,以实现内外流耦合迭代。根据干、湿空气条件下防冰表面流动传热特性,考虑湿空气条件下由过冷水滴撞击产生的质量与能量源项,同时引入短舱进气道周向非对称特性导致的三维溢流效应影响,总结了干、湿空气条件下短舱进气道防冰系统内外流松散耦合迭代策略。计算结果表明:在干空气条件下防冰内外流松散耦合迭代仅需3个轮次即可收敛;在湿空气条件下,受防冰表面溢流影响,内外流耦合迭代4个轮次后趋于收敛。

某型飞机发动机短舱防冰系统设计计算

介绍了某型飞机发动机短舱防冰系统的结构形式和防冰原理,按照可利用热量应大于所需热量的原则,通过计算完全蒸发和湿状态下的热载荷,确定了发动机短舱防冰严酷状态及所需热流量.基于机翼水收集系数和数据相似原则,利用欧拉法两相流计算方法,确定了短舱防冰系统水收集系数.按照在湿状态下允许有一定结冰量存在的设计原则,根据发动机的吞冰能力,利用VSAERO/ICE工具对发动机短舱防冰系统进行了计算,计算结果表明,在严酷状态下,防冰系统能够满足允许结冰厚度要求.

涡扇发动机短舱结冰试验相似方法

通过分析短舱表面结冰缩比试验相似要求,在保证绕流流场、水滴撞击特性和结冰冰型相似的基础上,分别采用基于气流雷诺数,气流韦伯数和水滴韦伯数3种速度选取方法建立了试验相似准则。利用该准则获得了明冰和霜冰条件下涡扇发动机短舱1/2缩比模型的结冰试验参数,开展了短舱进气道表面结冰冰型预测,对参考模型和缩比模型表面过冷水滴撞击特性、结冰特性、溢流水分布特性进行了分析。结果表明:采用基于气流韦伯数和水滴韦伯数速度选取方法的相似准则,在明冰和霜冰条件下均能保证缩比模型与参考模型表面水滴撞击特性相似,且相似性不受结冰温度影响;溢流水变化趋势与参考模型相似,流动极限相近;缩比模型表面冰型均与参考模型相似,该方法能够为短舱结冰试验参数选取提供依据。