壓氣機(jī)吞雨性能及葉片水膜研究.pdf

1、壓氣機(jī)作為航空發(fā)動機(jī)的核心部件之一，當(dāng)飛機(jī)在極端和惡劣天氣條件下時，尤其在發(fā)動機(jī)吞入較大的雨量時，會發(fā)生推力的減小甚至是空中停車，后果不堪設(shè)想。因此研究大暴雨/雹等惡劣天氣條件下壓氣機(jī)的性能變化和雨水進(jìn)入壓氣機(jī)后的葉片水膜形成情況，水膜對流場的影響情況是十分必要的，從而降低飛行中可能出現(xiàn)事故的概率，對于國防安全有著極其重要的意義，而我國在公開發(fā)表的文章中鮮有惡劣天氣下，對發(fā)動機(jī)部件性能研究的內(nèi)容。
　　壓氣機(jī)的吞雨過程是一種雨水與

2、空氣之間時刻進(jìn)行著復(fù)雜的動量、熱量、質(zhì)量交換的兩相流動問題，雨滴的吞入會對壓氣機(jī)造成氣動、機(jī)械和熱力學(xué)方面的影響。對于以上問題，本文使用CFX軟件，以NASA Stage35作為研究對象，分別對壓氣機(jī)的吞雨性能和參數(shù)變化，已經(jīng)葉片水膜的變化情況和水膜的存在對氣流的影響展開了相關(guān)研究，主要涉及的研究內(nèi)容如下：
　　1.對雨滴進(jìn)入壓氣機(jī)后的情況進(jìn)行了運(yùn)動分析和傳熱傳質(zhì)分析。根據(jù)雨滴與壁面和氣流的相互作用，建立了雨滴撞壁模型和氣動力二次

3、破碎模型；對離散相和連續(xù)相的雙向耦合過程選取了水滴的傳熱模型。在所建模型的基礎(chǔ)上，針對實際的天氣條件選取了兩個代表性的雨滴顆粒直徑和起降時的典型速度，對不同的吞雨量和轉(zhuǎn)速下的工況進(jìn)行數(shù)值試驗，研究對比不同吞雨條件下對壓氣機(jī)性能的影響情況。結(jié)果顯示，吞雨條件下的壓氣機(jī)的喘振邊界往右移動，堵塞邊界往左移動，導(dǎo)致其裕度略有減小，穩(wěn)定性下降，內(nèi)部流場惡化。
　　2.由于吞雨后機(jī)械效應(yīng)的影響，開發(fā)了吞雨后壓氣機(jī)扭矩以及效率的計算方法，為研究