渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機一體化性能數(shù)值模擬.pdf

1、本文的工作是根據(jù)國家863計劃關(guān)于發(fā)展天地往返運輸系統(tǒng)的要求，立足于國內(nèi)現(xiàn)有的計算條件，從一體化角度出發(fā)，對空天飛機/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 本文分析了吸氣式組合發(fā)動機的布局方式，對渦扇發(fā)動機和沖壓發(fā)動機的主要設(shè)計參數(shù)的選擇方法進(jìn)行了說明。為了數(shù)值模擬空天飛機/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)一體化性能，采用了模塊化合成程序。根據(jù)選定的發(fā)動機設(shè)計參數(shù)，計算了沿飛行軌跡的渦扇和沖壓發(fā)動機的性能。 空天飛機的推進(jìn)系統(tǒng)中，渦扇和

2、沖壓發(fā)動機燃燒室、噴管內(nèi)的溫度較高，應(yīng)該考慮化學(xué)平衡效應(yīng)對發(fā)動機性能的影響，因此本文發(fā)展了一種快速、穩(wěn)定的計算化學(xué)平衡影響的程序，克服了采用牛頓－萊普森法求解非線性方程組既耗時又存在穩(wěn)定性方面的缺點。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了計算有關(guān)燃燒、膨脹等熱力過程混合氣體性質(zhì)的子程序，與計算發(fā)動機循環(huán)性能的主程序結(jié)合，完整地分析了空天飛機推進(jìn)系統(tǒng)中的化學(xué)平衡效應(yīng)。 對于高度一體化的飛行器，飛行器的性能與進(jìn)氣道和噴管的內(nèi)部特性、外部特性有著直接的

3、聯(lián)系，在一體化設(shè)計過程中，確定進(jìn)氣道、噴管的特性是非常重要的。由于目前在微機上采用CFD方法模擬飛行器機體－進(jìn)氣道－發(fā)動機－噴管一體化是不現(xiàn)實的，因此本文用工程計算的方法完成了進(jìn)氣道和噴管外部特性的計算。這種方法雖然不能揭示流動的本質(zhì)，但是可以方便地進(jìn)行飛行器/推進(jìn)系統(tǒng)一體化的數(shù)值模擬，在飛行器設(shè)計的初級階段是卓有成效的。 由于空天飛機/吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)的高度一體化特性，造成了計算時氣動和推進(jìn)界面的劃分常常模糊不清。正是由于氣動