大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)穩(wěn)定邊界預(yù)測(cè)方法

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1、第43卷第1期2013年1月航空計(jì)算技術(shù)AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．1Jan．2013大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)穩(wěn)定邊界預(yù)測(cè)方法賴安卿1，胡駿1，趙運(yùn)生1，劉超2(1．南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，江蘇南京210016；2．上?？臻g推進(jìn)研究所，上海201112)摘要：為了評(píng)估風(fēng)扇／壓氣機(jī)在整機(jī)環(huán)境下的穩(wěn)定邊界，采用加源項(xiàng)的一維歐拉方程構(gòu)建小擾動(dòng)線性化的發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)控制方程組，建立了大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性分析模型，利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，對(duì)其整機(jī)環(huán)境穩(wěn)定邊界進(jìn)行了評(píng)估分

2、析。計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)扇／壓氣機(jī)在整機(jī)環(huán)境和單獨(dú)部件環(huán)境下穩(wěn)定邊界存在差異。風(fēng)扇整機(jī)環(huán)境穩(wěn)定邊界和部件環(huán)境穩(wěn)定邊界基本重合，整機(jī)環(huán)境穩(wěn)定裕度略有減?。辉鰤杭?jí)整機(jī)環(huán)境穩(wěn)定邊界下移，可用穩(wěn)定裕度減小；高壓壓氣機(jī)隨著換算轉(zhuǎn)速降低整機(jī)環(huán)境穩(wěn)定邊界下移，穩(wěn)定裕度減小。關(guān)鍵詞：渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；大涵道比；穩(wěn)定邊界；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671．654x(2013)01．0081．04N哪eri明lSimulationofAerody腑nlicStabiUtyLilIlitofIIighByp嬲sTur

3、bofanEn酉neLAIAn—qin91，HUJunl，ZHAOYun．shen91，UUCha02(1．coZ始eQ廠E聊嘞，o以P0訓(xùn)erE昭i珊e^昭，Ⅳ0，彬昭踟i∥e耶妙Q廠Aeron口u￡如。蒯As￡r0Mu￡扔，訛彬昭210016，吼inn；2．Js危n啦oi風(fēng)疵“把礦印∞eP九Dp“厶ion，跏on曲oi201112，饑i舳)Abstract：Inordertoestimatetheaemdynamicstabilityoffan／compressorintheturbofanengine，theh

4、ighbypassturbofanenginewasmodeledbyone—dimensionEule西equationcouplingwiththesmaUpenurba-tionmethodlinearizedthegovemingequationandthesurgelinewaspI．edictedadoptingtheLyapunovsta-bilitytheoIy．Theresultsshowthatthereissomedif．ferenceofthestabilitylimitbetweenthei

5、solatedcom-ponentandturbofanengineenVironment．ConsideringFaninturbofanengineenVimnment，thesurgelineisidenticaltotheoneinis01atedcomponentsituationandthestabilitymargindecreasesslightly；thesu唱e1ineofboosterintheturbofanengineislower，comparedwithis01atedenvironme

6、nt，andthestabilitym卅ginreducessignificantly；thedif玷renceofhighpressurecompressorstabilitylimitincreasesandtIlestabil—itymargindecI℃asesasthecon-ectedspeedI℃duces．KeyworIls：turbofan；highbypass；aemdynamicstability；numericalsimulation引言發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性研究的基本任務(wù)是在兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的同時(shí)保

7、證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性。如何保證發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性可歸結(jié)為在全包線范圍內(nèi)的各種狀態(tài)下是否滿足下列條件：原始可用穩(wěn)定裕度大于需用穩(wěn)定裕度。所謂原始可用穩(wěn)定裕度就是“無畸變”條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定裕度，其核心問題是在均勻進(jìn)氣條件下發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定邊界的確定或預(yù)測(cè)?。早在20世紀(jì)50年代，美國NACA就已專門研究壓氣機(jī)的穩(wěn)定性問題。半個(gè)世紀(jì)以來，各國對(duì)穩(wěn)定性的研究從未間斷過。但是過去的研究工作都是以孤立壓氣機(jī)為研究對(duì)象，無論是試驗(yàn)怛。1還是數(shù)值模擬”。7j，均是以壓氣機(jī)部件加上進(jìn)口管道以及出口排氣容腔為研究對(duì)象。采用這種形式來研究壓氣機(jī)的穩(wěn)定

8、性，從研究壓氣機(jī)穩(wěn)定性本身來說是很有利的。因?yàn)樵谶@樣的環(huán)境下，壓氣機(jī)進(jìn)出口條件容易改變，因此可以對(duì)壓氣機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行充分而詳盡的研究。但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓氣機(jī)并不是作為一個(gè)孤立部件存在，而是在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)環(huán)境下工作。Greitzer舊。91研究發(fā)現(xiàn)壓氣機(jī)與其下游部件擴(kuò)壓器存在很強(qiáng)的耦合效應(yīng)，擴(kuò)壓器的存在導(dǎo)致失速點(diǎn)流量增大，抗畸變能力下降。由于壓氣