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1、第4卷第2期2013年5月航空工程進(jìn)展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．4No．2Mav2013文章編號：1674—8190(2013)02—211-08大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)影響研究環(huán)夏，楊青真，高翔，李翔，熊劍(西北工業(yè)大學(xué)動(dòng)力與能源學(xué)院，西安710072)摘要：為了分析外涵可用壓比、內(nèi)外涵出口面積以及核心外罩長度四個(gè)參數(shù)對大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)分開式排氣系統(tǒng)氣動(dòng)性能的影響，以該排氣系統(tǒng)為原型采用數(shù)值模擬的方法對其性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：存在一個(gè)最佳外涵
2、可用壓比使推力系數(shù)最大，但此時(shí)外涵處于欠膨脹狀態(tài)，其設(shè)計(jì)規(guī)律與單噴管設(shè)計(jì)不同；存在一個(gè)使得推力系數(shù)最大的最佳噴管出口面積，此時(shí)噴管處于微弱的過膨脹狀態(tài)，這主要與核心外罩／尾錐上的壓強(qiáng)分布有關(guān)；核心外罩長度對排氣系統(tǒng)性能存在一定程度的影響。關(guān)鍵詞：大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；排氣系統(tǒng)；數(shù)值模擬；內(nèi)外流計(jì)算中圖分類號：V235．13文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ANumericalInvestigationintotheEffectofDesignParametersonHighBypassRatioSeparateFlowExhaustSystemPerfo
3、rmanceHuanXia，YangQingzhen，GaoXiang，LiXiang，XiongJian(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：InordertOanalyzetheinfluenceofthedifferentoutletareaofexternalandinternalbypass，thediffer—entlengthoftheoutercasingandtailconeon
4、theaerodynamicperformance，numericalsimulationmethodofhighbypassratioseparateflowexhaustsystemisadoptedandsatisfactoryresultisobtained．Theresultsshowthatfirstly，thereisanoptimalavailablepressureratioofexternalbypasswhichmakesthrustcoefficientmaxi—mum，buttheexternalbypa
5、sswillbeatunde卜expandedstatewhenthepressureratioisadopted．Itsdesignisdifferentfromthesinglechannelnozzle．Secondly，thereisanoptimaloutletareaofnozzlewhichmakesthrustcoefficientmaximum，butthenozzlewillbeatover-expandedstatewhentheoutletareaisadopted．Itmainlydependsonthe
6、pressuredistributionoftheoutercasingandtailcone．Finally，thelengthofoutercasingalsoin—fluencestheperformanceoftheexhaustsystem．Keywords：highbypassratioturbofan；separate-flowexhaustsystems；numericalsimulation；flowfieldcalculation0引言目前，大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是大型民用客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的常見動(dòng)力系統(tǒng)。作為發(fā)動(dòng)機(jī)主要
7、部件之一的排氣系統(tǒng)，主要功能是在設(shè)計(jì)狀態(tài)下使燃?xì)獍l(fā)生器排出的燃?xì)饫^續(xù)膨脹，將可用功轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，收稿日期：201205—16；修回日期：2012-09—13通信作者：環(huán)夏，1352454246@qq．com高速向后噴出，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最大的軸向推力，因此其對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能乃至飛機(jī)的性能都有很大的影響。由于大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣分為兩部分，外涵道(風(fēng)扇)排出的冷空氣和內(nèi)涵排出的高溫燃?xì)?，所以相?yīng)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣方式也就分為兩種，內(nèi)外涵的氣流分開排出和內(nèi)外涵氣流混合后由共用噴管排出。對排氣噴管的設(shè)計(jì)一方面要保證發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)所需要的流量，另一
8、方面要使壓力損失最小的同時(shí)不增大外部阻力[13等。D．J．Lahti等[11和R．R．Babbit等比1對設(shè)計(jì)方面的要求進(jìn)行航空工程進(jìn)展第4卷了詳細(xì)的討論。國外對排氣系統(tǒng)的研究，主要集中于排氣系統(tǒng)性能計(jì)算方法[3。6]。這些方法大都是通過求解二維／
