【摘 要】
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地面涡不仅会造成航空发动机进气道流场畸变,降低发动机失速及喘振裕度,还会将杂物卷入发动机内,严重影响飞行安全。为了能在地面试车台上考核地面涡吸入对发动机性能的影响,本文研究设计了一种用于模拟地面涡的旋流发生器,通过调节旋流发生器参数模拟出与逆风条件下地面涡流场较为接近的旋流,以显著降低试验成本及对大型风洞试验条件的依赖。论文首先针对缩比短舱模型开展了侧风、逆风条件下地面涡流场的数值仿真,研究了不同
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地面涡不仅会造成航空发动机进气道流场畸变,降低发动机失速及喘振裕度,还会将杂物卷入发动机内,严重影响飞行安全。为了能在地面试车台上考核地面涡吸入对发动机性能的影响,本文研究设计了一种用于模拟地面涡的旋流发生器,通过调节旋流发生器参数模拟出与逆风条件下地面涡流场较为接近的旋流,以显著降低试验成本及对大型风洞试验条件的依赖。论文首先针对缩比短舱模型开展了侧风、逆风条件下地面涡流场的数值仿真,研究了不同速度比和高度比对地面涡的旋流强度Г、旋流分布位置等特性参数的影响规律,并根据不同高度比下的仿真结果,得到所采用短舱缩比模型在侧风、逆风条件下地面涡的形成判据方程。其次,设计了一种用于模拟地面涡流场的旋流发生器,并研究了旋流发生器关键设计参数对出口旋流特性的影响。通过短舱与旋流发生器的流场匹配研究表明,采用平板与旋流发生器的组合模拟方案能更好地模拟出实际地面涡流场,且旋流结构呈对涡分布,与逆风条件下的地面涡流场更为相似;在保证旋流分布位置相似度的前提下,模拟出的旋流强度Г调节范围为0～3.49（m~2/s）,最大切向角δmax的调节范围为0～22.3°,能够适应h*=0.4、0.57时逆风条件地面涡流场特性参数的变化范围。最后,为了后续试验测量地面涡流场,对试验中用到的五孔探针标定方法开展了研究,采用了一种改进的拉丁超立方抽样标定技术大幅提高了五孔探针的标定效率。
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