【摘要】：蒸汽彈射是艦載機起飛的主要方式之一。由于蒸汽彈射器的自身結構等問題,在飛機起飛過程中會出現(xiàn)高溫蒸汽泄漏等問題,使得壓氣機氣動穩(wěn)定性下降。發(fā)動機的氣動穩(wěn)定性主要由壓氣機決定。為了研究高溫蒸汽吸入對壓氣機氣動穩(wěn)定性的影響,本文使用CFX軟件對跨聲速轉子Rotor37及兩級低速軸流壓氣機進行了數(shù)值模擬,并針對兩級低速軸流壓氣機制定了試驗方案。對跨聲速轉子開展單通道的定常和非定常模擬,研究了高溫蒸汽吸入量、溫升率和溫升對軸流壓氣機氣動穩(wěn)定性的影響,結果表明:高溫蒸汽的吸入使得壓氣機的穩(wěn)定邊界向著流量增大的方向移動,蒸汽量越大,對穩(wěn)定邊界造成的影響越大;溫升率對于壓氣機氣動性能基本沒有產生影響;溫升越大,對穩(wěn)定邊界造成的影響越大;高溫蒸汽吸入對壓氣機進口處的氣體平均密度等產生影響,通道激波位置前移,損失增大,導致失速提前發(fā)生。對跨聲速轉子開展全環(huán)的定常和非定常模擬,研究了壓氣機進口高溫蒸汽分布對跨聲速轉子的氣動穩(wěn)定性影響,定常模擬結果表明:當蒸汽量相同時,不同轉速下,隨著高溫蒸汽吸入面積的增大,轉子的無量綱穩(wěn)定工作范圍變大。通過非定常分析發(fā)現(xiàn),吸入高溫蒸汽的區(qū)域使得葉片通道內的激波位置前移,激波強度增大,激波和葉尖泄漏流發(fā)生強烈的干涉,主流和泄漏流的摻混面前移,最后流動嚴重堵塞,壓氣機進入失速。對兩級低速軸流壓氣機開展全環(huán)定常模擬,研究了高溫蒸汽吸入量和蒸汽分布對其氣動穩(wěn)定性影響,結果表明:蒸汽吸入使低速軸流壓氣機穩(wěn)定邊界向流量增大的方向移動,無量綱穩(wěn)定范圍減小,且蒸汽吸入面積越大,穩(wěn)定工作范圍越小,與跨聲速軸流壓氣機的計算結果相反。通過流場分析認為出現(xiàn)該趨勢的原因在于在低速壓氣機中,當高溫蒸汽量較小時,隨著蒸汽吸入面積的增大,畸變區(qū)內的流動情況雖然略有改善,但基本相差不大,但蒸汽吸入面積較大時,畸變區(qū)的面積卻大幅度增大,使得大部分的通道內流動狀況惡化,這對于低速軸流壓氣機的失速起著主導作用,而對于跨聲速壓氣機單轉子,通道內存在激波等結構,流動狀況比低速壓氣機復雜,當蒸汽吸入面積較小時,畸變區(qū)的流動狀況較為惡劣,隨著蒸汽面積的增大,流動狀況得到了較好的改善,這對跨聲速壓氣機帶來了不同的影響。此外,當蒸汽吸入面積相同時,高溫蒸汽量越大,對兩級低速軸流壓氣機帶來的不利影響更顯著。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V233;V271.492
【圖文】：

圖 1.1 蒸汽彈射起飛示意圖汽彈射方式具有加速性好、安全性高、彈射能量大等優(yōu)點，能夠在較短止加速到離艦速度，因此世界上現(xiàn)役的大中型航母多采用這種方式。雖著，但當艦載機起飛時蒸汽彈射器會出現(xiàn)蒸汽泄漏的現(xiàn)象，容易導致發(fā)

圖 1.2 吸入高溫蒸汽對壓氣機工作點的影響合后，氣體常數(shù)將升高，比熱比降低，而蒸汽在這些因素都會使風扇/壓氣機的工作特性改變。當氣機的性能和穩(wěn)定性影響越明顯。當風扇進口處換算流量

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