航空发动机试车台排气引射器性能的数值模拟.pdf

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1、机械设计与制造第1期98MachineryDesign&Manufacture2011年1月文章编号：1001—3997(2011)01—0098—02航空发动机试车台排气引射器性能的数值模拟冰方浩百江勇梅飞(空军工程大学工程学院，西安710038)NumericalstudyofaircraftengineejectorpumpinsideindoortestFANGHao—bai，JIANGYong，MEIFei(EngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710

2、038，China)5【摘要】利用数值模拟的方法，研究了地面试车间内喷管一引射器流动规律。改变引射器直径及引射j9器与喷管距离，得到l6种尺寸组合的几何模型并分别计算了相应的压力场及引射流量，分析尺寸变化对?；推力测量及引射流量比的影响，对引射器直径及引射器与喷管距离的匹配关系给出了建议。仿真结果表i6明，最佳匹配的与成非线性关系，引射流量比与引射器直径近似成线性关系。92关键词：喷管；引射器；直径；距离i推力；引射流量比；【Abstract】NumericalsimulationWaSconductedtostudyflowru

3、lesofnozzle-ejectorinsideindoor6Isea-leveltest．Bychangingtheejectordiametersandthenozzle—ejectorspacing，16modelsofdifferentsizes9weredesignedandthencalculatedtoacquirethepressurefieldsandpump加ofthesemodels．Itanalyzeditheinfluenceofvariablesizesonthethrustmeasurementan

4、dtheentrainmentratio，obtainedtheproposed62matchingrelationshipbetweentheejectordiametersandthenozzle-ejectorspacing．Thesimulationresuhs?ishowedthatthematchedandis0nonlinearrelationship，theentrainmentratiovariesalmostlinearlywiththe5ejectordiameters．52Keywords：Nozzle；E

5、xhaust-ejector；Diameter；Spacing；Thrust；Entrainmentratio；中图分类号：TH16，V231．21文献标识码：A1引言为二维轴对称面。网格划分，如图1(b)所示，在建模时直接将喷管所占区域挖去，在喷管出口附近及引射器壁面采用较密的网格目前国内对流量在(100～150)kg／s的中等流量喷气发动机，使以提高分析计算的精度。用不同试车间截面或不同D和，J的试车台进行试车，得到的推力2-2边界条件及求解器选择值的差异主要通过标准发动机校准来解决。但因试车结果受测量精(1)计算的进出口边界

6、，如图2所示。度、大气条件及人为因素的影响，一直没有得到较好的校准效果。为次流人【__f了从机理上搞清并定量分析L，D这两个参数对发动机推力测量的影响，寻求最佳的，D的匹配效果，为今后试车台的设计和减少推力测量误差提供指导。利用CFD数值模拟的方法，针对某型发动机，对不同的D及的模型进行了仿真计算和分析。2数值模拟次人口2．1计算模型及网格化分图2计算边界条件设置及计算压力区示意，发动机尾喷管及引射器，如图1所边界条件设置如下：①人口边界条件：在设定时主次流均采用压示。因试车间的截面形状对引射器的影响较小，将其简化为长度力入口条件

7、，用本单位室内试车台流场参数并整理，主流入口静压为5m，直径lOm的匿主体，喷管直径为0．65m，引射器为圆柱体，长度为107222Pa，总压为202650Pa，总温为824K；次流入口静压为9450010m，直径D取D=2，4，6，8m，引射器与喷管距离，J取L=I，2，3，4m。Pa，总压为95000Pa，总温为300K。②出口边界条件：采用压力出口，压力为大气环境压力94500Pa，温度为大气环境温度300K。(2)采用Realizable—s模型对流场进行数值模拟，流体设定为理想气体，采用基于压力的定常、隐式求解器，压力与

8、速度耦合采用SIMPLE算法。3数值模拟的主要结果(a)几何模型(b)网格划分图1几何模型及网格划分3．1对推力测量的影响该模型为中心对称体，不考虑重力影响，将该模型由三维降由于发动机推力F的一般表达式为：★来稿日期：2010—03—08★基金项目