直流燃烧室突扩扩压器气动性能研究

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1、中图分类号：V231.1论文编号：102870218-S089学科分类号：082502硕士学位论文直流燃烧室突扩扩压器气动性能研究研究生姓名周明轩学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向推进系统传热传质指导教师杨卫华教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonAerodyna

2、micPerformanceofDumpDiffuserinAxialFlowCombusterAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringByZhouMingxuanAdvisedbyProf.YangWeihuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要突扩扩压器是燃烧室的重要部件之一，其相比传统的气动扩压器具有长度短、结构紧凑，且对进口流场

4、畸变不敏感的特点，因此广泛地运用于现代航空发动机中。但突扩区域的存在，使得气流的总压损失增大，扩压器性能大大降低。因此本文以如何提高突扩扩压器气动性能为着眼点，研究了若干几何因素和气动因素对其性能的影响，从而为突扩扩压器的结构设计以及气动参数的选取提供了依据。为提高研究结果的可靠性，本文采用了实验研究的方法对若干几何结构的突扩扩压器进行了气动性能测试，考察各因素对其性能影响规律，并辅以数值模拟进行验证。几何方面，主要研究了扩张比和相对突扩间隙对其性能的影响；气动方面，则主要研究进口Ma数、进口速

5、度型和外内环流量分配对其性能的影响规律。此外，本文还采用了粒子图像测速法对前置扩压器和突扩区域的流场进行了测量，获得了其流场结构。在本文的研究参数范围内，获得了以下结论：(1)扩张比和相对突扩间隙对突扩扩压器性能存在较大影响，前置扩压器和突扩扩压器总体的总压损失均随着扩张比的增大先减小而后增大，静压恢复系数则均随着扩张比的增大先增大而后减小。前置扩压器和总体的总压损失均随着相对突扩间隙的增大逐渐减小，静压恢复系数均随着相对突扩间隙的增大而增大。(2)随着进口马赫数的增大，突扩扩压器的总压损失增大

6、，静压恢复系数基本保持不变。(3)随着外、内环流量比的增大，其总压损失呈现先减小而后增大趋势，静压恢复系数则正好相反。(4)进口速度分布对突扩扩压器性能存在重要影响。(5)采用CFD对若干突扩扩压器结构进行了数值模拟，分析了上述几何因素和气动因素对突扩扩压器气动性能的影响，并与实验结果进行对比，发现实验结果与数值模拟结果基本吻合。关键词：突扩扩压器，总压损失，静压恢复系数，扩张比，相对突扩间隙I直流燃烧室突扩扩压器气动性能研究II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTThedumpdiff

7、userisanimportantpartofthecombustionchamber.ComparedtothetraditionalPneumaticdiffuser,ithasthecharacteristicsofshortlength,compactstructureanditisinsensitivetodistortionofinletflowfield.Soitiswidelyusedinmodernaviationengines.Butbecauseoftheexistence

8、ofthedumpregion,thetotalpressurelossofthedumpdiffuserishigheranditsperformanceisgreatlyreduced.Thispaperfocusesonhowtoimprovetheaerodynamicperformanceofdumpdiffuser.Theeffectsofseveralgeometricfactorsandaerodynamicfactorsarestudiedtoprovidethebasisfo