航空发动机空气系统和热分析的耦合计算与试验验证

针对航空发动机空气系统设计和热分析计算分开进行且不考虑发动机部件对空气系统换热影响的特点,结合热分析计算实际,通过计算空气与热端部件之间的热量交换,建立了空气系统和热分析的耦合计算方法,并通过试验予以了验证。计算结果和试验结果的对比表明,耦合与非耦合计算的腔室压力基本相同,但耦合计算的腔室温度更接近试验结果,耦合计算相比于非耦合计算与试验的温度误差减小9.7K,耦合计算方法有利于减小空气系统温度计算误差。     

基于伴随法的空气系统引气管减阻优化设计

以空气系统引气管为研究对象,利用CFD和伴随法对管路进行优化,优化目标函数为管路的流动损失系数,管路造型通过网格变形实现。优化结果表明,引气管优化后总压损失系数降低47.83%,质量流量增加45.1%,熵增降低62.4%,流动变得更加平缓;引气管的主要损失源自气流速度和方向的急剧变化;尖锐的拐弯导致气流发生分离形成旋涡阻碍流动,平缓的拐弯更接近等熵流动,能够降低流动损失。     

航空发动机轴向力反向偏小故障分析

针对航空发动机试车过程中出现的卸荷腔压力异常偏低导致轴向力偏小且反向的故障,利用试车数据开展了封严元件实际工作间隙标定及各元件对卸荷腔压力、温升的敏感性分析。分析发现,因压气机后轴颈篦齿间隙异常偏小导致压气机鼓筒轴温升偏大,引起篦齿盘热变形增大、阶梯篦齿工作间隙减小,从而导致卸荷腔压力异常偏低。提出了增大压气机后轴颈篦齿间隙、配合增大卸荷腔排气面积的解决措施。发动机地面试车结果表明,96%换算转速时,卸荷腔压力增大约170 kPa,轴向力增大约2 700 daN,验证了调整措施的有效性。