《插板后畸变流场的数值模拟及参数分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《插板后畸变流场的数值模拟及参数分析（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、南京航空航天大学硕士学位论文插板后畸变流场的数值模拟及参数分析姓名：薛海波申请学位级别：硕士专业：航空宇航推进理论与工程指导教师：钟易成20081201南京航空航天大学硕士学位论文I摘 要航空发动机相容性试验是航空发动机设计评估的重要环节，当前国内广泛采用插板模拟方法为相容性试验提供畸变流场。为达到指定畸变指数往往需要对插板进行多轮尝试，消耗了大量人力物力，而采用数值模拟方法则可提前预估畸变指数、避免重复。论文采用 CFD 模拟方法对典型插板形式、组合插板模拟器及模拟网等稳态畸变流场进行了研究，与试验结果对比并给出了二者畸变指数差别，为相容性试验中的插板设计提供了参考。本文针对当前广泛采用的插
2、板类型（平板型插板、扇形插板、中间挡板、组合插板和模拟网） ，在不同状态下应用 CFD 软件对所建立的 5 种插板模型进行了数值模拟。通过畸变指数计算分析程序对数值模拟结果进行处理， 并将该处理结果与插板畸变试验数据、 图谱进行了对比。对比分析后发现：在某些特定条件下，数值模拟结果与试验结果符合较好；针对畸变图谱中高压区和低压区的分布和特点，应用组合插板和模拟网数值模拟手段能够模拟某一给定的总压畸变图谱；应用平板型插板或者扇形插板数值模拟手段，能够获得某一未知进气道出口流场数据和总压畸变图谱。利用数值计算代替部分插板畸变试验对于缩短航空发动机研制周期和节省研究经费都有很重要的工程价值。本文还对
3、平板型插板板后湍流压力脉动进行瞬态数值模拟分析，表明要通过数值计算获得畸变流场动态性能存在很大困难。关键词：关键词：航空发动机，相容性评定，畸变试验，数值模拟，畸变指数插板后畸变流场的数值模拟及参数分析IIAbstractThe consistency experiment is an important part of aero-engine design assessing, which istreated with distortion flow supplied by flat baffles simulation. But the cost of flat baffles exper
4、imentis larger than numerical simulations. So, the Reynolds Averaged Navier-Stocks computations forclassic flat baffles, combined flat baffle simulator and simulating screen are present in this paper. Thedistortion parameter is compared with tests and calculations, in order to put the aircraft-engin
5、econsistency assessing technology into application of the design of aero-engine.Five commonly structure of inlet flat baffle are simulated by the popular CFD software in thispaper. The simulated results are processed by the analysis and calculation codes, which compares withthe distortion experiment
6、 data and contour. It found that, the simulated results are showing the bestagreement with the experiment data in some situations. Due to the distribution and characteristics ofhigh pressure region and low pressure region, the numerical simulation means of combination of inletflat baffle and simulat
7、ing screen could effectively obtain the total pressure distortion contour. Theunknown inlet flow field parameters and total pressure distortion contour can be obtained by thenumerical simulation means of flat baffle and sector baffle. So, the replacement of distortionexperiment by simulation methods
8、 has great practical value to shorten developing periods and savetests expenditure of aero-engine development. In addition, the turbulent pulsated pressure behind theflat baffle is discussed through the transient simulation, which shows that the numerical Simulationhas many difficulties to obtain th
9、e dynamic performance of distorted flow field.Keywords: aero-engine; assessment consistency; distortion test; numerical simulation; distortionparameter南京航空航天大学硕士学位论文V图表清单图 2.1 进气道/发动机匹配程序5图 2.2 推进系统研制过程中畸变评定的不确定性7图 2.3 圆盘的绕流.7图 2.4 给定的畸变图谱和畸变试验模拟出的畸变图谱8（a）给定畸变图谱.8（b）畸变试验模拟图谱.8图 2.5 插板畸变试验试验段示意图.9图 2
10、.6 给定的总压图谱和模拟该图谱的组合模拟板 1.9（a）给定畸变图谱.9（b） 组合模拟板 1.9图 2.7 组合模拟板 1 低速/高速状态下模拟结果.10（a） 组合模拟板 1 畸变图谱 （马赫数 0.25） .10（b） 组合模拟板 1 畸变图谱 （马赫数 0.50） .10图 2.8 组合模拟板 2 及该模拟板的模拟结果.11（a）组合模拟板 2.11（b）组合模拟板 2 模拟结果.11图 2.9 组合模拟板 3 及该模拟板的模拟结果.11（a）组合模拟板 3.11（b）组合模拟板 3 模拟结果.11图 2.10 网格阻力系数与网格前马赫数关系.13图 2.11 总压恢复系数与马赫数的
11、关系.13图 3.1 本课题研究思路25图 3.2 插板模拟器的计算模型26图 3.3 畸变指数计算软件界面27图 3.4 不同类型插板网格界面图 28（a）0.33D 平板型插板截面网格28（b）模拟网分块28（c）0.60R 中间挡板截面网格28插板后畸变流场的数值模拟及参数分析VI（d）组合插板截面网格28图 3.5 各个湍流模型计算总压畸变图谱和试验总压畸变图谱对比30图 3.6 等环面分布示意图31图4.1 0.33D平板插板板后不同截面总压恢复系数 Contour图33图4.2 0.33D平板插板板后不同截面马赫数 Contour图34图 4.3 畸变指数035图4.4畸变指数DC
12、6035图4.5畸变指数DC9035图 4.6 畸变指数 DC120 35图 4.7 0.33D 插板值模拟结果和试验结果畸变指数对比曲线 37（a）畸变指数037（b）畸变低压区大小37（c）畸变指数 DC6037（d）畸变指数 DC9037（e）畸变指数 DC12037（f）畸变指数 DC15037图 4.8 0.33D 插板值模拟结果和试验结果总压恢复系数畸变图谱39（a）数值模拟（马赫数 0.25）38（b）试验结果（马赫数 0.25）38（c）数值模拟（马赫数 0.40）39（d）试验结果（马赫数 0.40）39（e）数值模拟（马赫数 0.50）39（f）试验结果（马赫数 0.50）39（g）数值模拟（马赫数 0.60）39（h）试验结果（马赫数 0.60）
