本文關鍵詞：Trijet組合循環(huán)發(fā)動機排氣系統(tǒng)數(shù)值仿真與分析

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【摘要】：Trijet組合循環(huán)發(fā)動機是美國波音和Aerojet公司合作研制的將渦輪發(fā)動機、火箭增強型引射沖壓發(fā)動機與雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機整合的一種新型T/RBCC發(fā)動機。本文針對Trijet組合循環(huán)發(fā)動機的排氣系統(tǒng),開展了總體性能計算、氣動型面設計與數(shù)值仿真研究,主要探究在寬馬赫數(shù)工作范圍下三臺發(fā)動機共同工作能否實現(xiàn)推力連續(xù)以及其排氣系統(tǒng)相互之間的氣動干涉等流動特征。首先,介紹了Trijet發(fā)動機的工作原理,分析了其排氣系統(tǒng)的構造。在此基礎上,確定了Trijet組合發(fā)動機的總體計算方法,建立了簡化的ERJ一維數(shù)學模型和DMRJ超燃模態(tài)的準一維計算模型,結合GasTurb軟件,開展了Trijet組合發(fā)動機總體計算方法研究,并與國外文獻中的數(shù)據(jù)進行了算例比較和驗證。其次,對國外文獻中的飛行包線進行了合理的修改和補充,以本課題組王衛(wèi)星老師設計的內(nèi)折式進氣道參數(shù)為計算輸入條件,采用已建立的Trijet組合發(fā)動機的總體計算方法,得到了理想狀態(tài)和固定型面兩種條件下的發(fā)動機推力曲線及排氣系統(tǒng)氣動參數(shù),比較分析了兩種不同模型計算得到的速度特性,給出了三臺發(fā)動機之間的流量分配。最后,根據(jù)固定型面下的噴管參數(shù),對Trijet的三臺發(fā)動機噴管分別展開了初步氣動設計,采用CFD技術,對設計的方案進行了修改和簡化處理,得到了較合理的氣動方案。并對設計點、五個典型非設計點以及四個過渡模態(tài)下的排氣系統(tǒng)流場進行了數(shù)值仿真,分析了噴管流場的流動特征和流動機理,研究結果對組合循環(huán)發(fā)動機的總體設計具有一定的參考價值。
【關鍵詞】：組合循環(huán)發(fā)動機 渦輪/火箭基組合循環(huán) 排氣系統(tǒng) 總體計算 氣動設計 數(shù)值仿真
【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】：2016
【分類號】：V236
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機工作原理21-25
• 2.1 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機工作原理21-23
• 2.2 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機構造分析23-25
• 第三章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機總體性能計算方法25-38
• 3.1 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機數(shù)學模型25-32
• 3.1.1 ERJ一維理論模型25-29
• 3.1.2 超燃沖壓發(fā)動機準一維分析模型29-32
• 3.2 總體計算方法驗證32-37
• 3.2.1 來流條件及進氣道參數(shù)32-33
• 3.2.2 算例33-35
• 3.2.3 計算結果分析比較35-37
• 3.3 小結37-38
• 第四章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機氣動熱力計算38-50
• 4.1 進氣道參數(shù)38-40
• 4.1.1 飛行包線38-39
• 4.1.2 進氣道流量系數(shù)39-40
• 4.1.3 進氣道總壓恢復系數(shù)40
• 4.2 氣動參數(shù)計算40-44
• 4.2.1 理想狀態(tài)氣動參數(shù)計算40-42
• 4.2.2 固定型面氣動參數(shù)計算42-43
• 4.2.3 DMRJ通流狀態(tài)氣動參數(shù)計算43-44
• 4.3 發(fā)動機流量分配44-45
• 4.4 總體性能計算及分析45-49
• 4.4.1 總體計算結果45-47
• 4.4.2 速度特性47-49
• 4.5 小結49-50
• 第五章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機排氣系統(tǒng)設計仿真50-71
• 5.1 三維DMRJ噴管設計50-51
• 5.2 二元可調(diào)TE噴管設計51-56
• 5.2.1 等面積圓轉正方51-53
• 5.2.2 維托辛斯基曲線/特征線法53-54
• 5.2.3 不同飛行狀態(tài)型面對比54-55
• 5.2.4 TE整體設計55-56
• 5.3 三維ERJ噴管/調(diào)節(jié)板設計56-64
• 5.3.1 初始設計方案56-57
• 5.3.2 簡化設計方案57-59
• 5.3.3 三維擴張段設計方法59-64
• 5.4 數(shù)值仿真方法簡介64-66
• 5.4.1 數(shù)值仿真軟件64
• 5.4.2 網(wǎng)格劃分及計算域64-65
• 5.4.3 邊界條件及湍流模型65-66
• 5.5 不同設計模型數(shù)值仿真結果66-70
• 5.5.1 DMRJ兩種模型仿真計算結果66-67
• 5.5.2 ERJ四種設計方案計算結果67-68
• 5.5.3 不同調(diào)節(jié)板角度計算結果68-70
• 5.6 小結70-71
• 第六章 Trijet組合循環(huán)發(fā)動機排氣系統(tǒng)流動機理分析71-99
• 6.1 設計狀態(tài)71-73
• 6.2 非設計狀態(tài)73-87
• 6.2.1 M=0.5 亞音速TE與ERJ共同工作73-77
• 6.2.2 M=2.0 超音速TE與ERJ共同工作77-80
• 6.2.3 M=3.0 ERJ單獨工作80-83
• 6.2.4 M=4.0 亞燃模態(tài)DMRJ單獨工作83-85
• 6.2.5 M=6.0 超燃模態(tài)DMRJ單獨工作85-87
• 6.3 過渡模態(tài)87-94
• 6.3.1 TE與ERJ過渡模態(tài)87-92
• 6.3.2 ERJ與DMRJ過渡模態(tài)92-94
• 6.4 推力分析94-96
• 6.5 變比熱影響96-98
• 6.6 小結98-99
• 第七章 總結與展望99-102
• 7.1 工作總結99-101
• 7.2 工作展望101-102
• 參考文獻102-106
• 致謝106-107
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文107

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本文編號：700455