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        基于氣動性能優(yōu)化的某型發(fā)動機外涵機匣結(jié)構(gòu)設(shè)計

        2016-10-25 10:04:47田大可袁長龍張德志王海龍
        航空發(fā)動機 2016年4期
        關(guān)鍵詞:整流罩恢復(fù)系數(shù)總壓

        田大可,袁長龍,徐 雪,張德志,王海龍

        (中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所,沈陽110015)

        基于氣動性能優(yōu)化的某型發(fā)動機外涵機匣結(jié)構(gòu)設(shè)計

        田大可,袁長龍,徐雪,張德志,王海龍

        (中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所,沈陽110015)

        為減少某型發(fā)動機外涵流道內(nèi)的氣流損失,以總壓恢復(fù)系數(shù)較大、制造工藝性較好為優(yōu)化目標,開展了某型發(fā)動機外涵機匣結(jié)構(gòu)設(shè)計方案研究。提出了外涵機匣模型簡化準則,采用流體計算仿真軟件A N SY S Fluent14.0分別從對外涵機匣總壓恢復(fù)系數(shù)有影響的外型輪廓、集線盒外型、半/全長整流罩等3個考核方面進行了數(shù)值仿真分析。通過比較計算結(jié)果,分別得出了3個考核方面最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案,分別為平直段-長擴張段-平直段、半圓-葉型、半長整流罩。提出的外涵流道模型簡化準則以及優(yōu)化氣動性能選取合理結(jié)構(gòu)的思路為渦扇發(fā)動機外涵機匣的設(shè)計與分析提供了借鑒和參考。

        渦扇發(fā)動機;外涵機匣;氣動性能;總壓恢復(fù)系數(shù);航空發(fā)動機

        0 引言

        外涵機匣是航空渦扇發(fā)動機形成外涵流道[1]、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整性及發(fā)動機功能等用途的重要結(jié)構(gòu)單元。外涵流道內(nèi)通常需要設(shè)置作動筒、控制活門、引氣管、滑油供/回油管、電纜等附件和管線,這些外部附件根據(jù)發(fā)動機的功能需求進行排布,具有多樣性、無序性等特點。繁多的種類和相對凌亂的排布會對流經(jīng)外涵的氣流產(chǎn)生不利影響,使得氣流損失較大,總壓恢復(fù)系數(shù)較低。因此,為降低外涵氣流損失,開展外涵流路凈化研究是外涵機匣設(shè)計中不可回避的1個重要和難點問題。針對這一難點,國外許多發(fā)動機公司都進行了較為深入的研究,并主要集中在外涵機匣的外型輪廓、涵道內(nèi)管路引出方式等方面。F100發(fā)動機外涵機匣的前端為平直段,從主燃開始變?yōu)闈u擴圓錐段,并采用涵道內(nèi)管路分別穿越外涵的方式[2-4];F110、F404、F119、F120等發(fā)動機的外涵機匣前端為漸擴圓錐段,后端變?yōu)閳A柱段,同樣采用分別穿外涵方式[5-9];GE90、CFM56等大涵道比發(fā)動機采用C型短艙作為外涵機匣,并采用集中穿越外涵的結(jié)構(gòu)方式[10-12]。這些成功的案例對外涵機匣氣動性能的研究具有一定的參考意義。

        本文根據(jù)某型發(fā)動機外涵機匣的設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)方案,提出了模型簡化準則,采用流體計算軟件,從外型輪廓、集線盒形狀、半/全長整流罩等方面分析了結(jié)構(gòu)對外涵機匣氣動性能的影響,根據(jù)結(jié)果的分析比較,給出了相對最優(yōu)的解決措施。

        1 外涵結(jié)構(gòu)方案及模型簡化

        1.1結(jié)構(gòu)方案

        某型發(fā)動機外涵機匣位于中介機匣后,渦輪后機匣前;外涵流道內(nèi)包含VSV作動筒、TBV活門、ACC活門、燃油總管、滑油供/回油管、壓氣機中間級引氣管、控制電纜和點火電纜等外部附件和管線。由于外涵道中有大量氣流流過,為減少氣流損失,采用管路集中穿越外涵、在附件及管路外部安裝半長或全長整流罩的結(jié)構(gòu)方案,如圖1所示。將各類管路分4處集中引出,并采用具有葉型形狀的集線盒對管路進行固定與保護。考慮外涵機匣外部附件的影響,第1個集線盒的角向位置(順航向逆時針)為15°,其余兩兩夾角為120°、60°和120°,如圖2所示。

        圖1 外涵機匣結(jié)構(gòu)方案

        圖2 集線盒角向分布

        1.2模型簡化

        真實的外涵流道結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜,為便于氣動計算,需要對外涵流道結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)簡化處理,簡化原則如下:

        (1)由于外涵機匣具有軸對稱特征,選取任意沿發(fā)動機軸線剖面的外型輪廓作為外涵流道的上壁面;

        (2)對于較為復(fù)雜的流道下壁面,采用將核心機及其外部附件、管路用包絡(luò)線代替的方法簡化。簡化后的模型如圖3所示。

        圖3 簡化后的外涵流道

        2 外涵流路的凈化

        2.1基本流程

        采用Gambit軟件對流場分塊劃分并進行3維非結(jié)構(gòu)化分網(wǎng),采用流體計算仿真軟件ANSYS Flu ent14.0對發(fā)動機外涵流道進行計算分析和后處理。計算方法采用3維定常數(shù)值模擬方法,控制方程采用2維黏性N-S方程,湍流模型采用標準k-ε模型[13-15],給定質(zhì)量流量進口邊界條件,壓力出口邊界條件,壁面給定無滑移邊界條件,分析的基本流程如圖4所示。

        圖4 計算分析流程

        2.2輪廓外型對外涵損失的影響

        選取“平直段+擴張段”、“平直段+短擴張段+平直段”、“平直段+長擴張段+平直段”3種不同的外涵結(jié)構(gòu)形式進行分析,3種方案的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

        圖5 3種外涵結(jié)構(gòu)方案

        建立3種方案的計算模型,如圖6所示。

        3種方案的總壓恢復(fù)系數(shù)分別為0.9513、0.9502和0.9482,可見,方案1的總壓損失最小,總壓恢復(fù)系數(shù)最高,是3種方案中最好的。

        2.3集線盒外型對外涵損失的影響

        集線盒除用于固定、保護涵道內(nèi)管路外,通常在結(jié)構(gòu)外型上采用一般承力機匣支板的截面形狀,即前、后緣為曲面過渡,中間為平直段,前緣采用半圓或圓弧形狀,后緣采用半圓或葉型形狀,本文提出了4種集線盒外型方案,如圖7所示。

        圖6 3種外涵計算模型

        圖7 集線盒外型方案

        4種方案的總壓恢復(fù)系數(shù)分別為0.9552、0.9569、0.9550和0.9573,可見,方案4的總壓損失最小,總壓恢復(fù)系數(shù)最高,但該方案僅與方案2的相差0.04%,綜合考慮可維護性和加工成本等因素,選定前緣形狀為半圓、尾緣形狀為葉型的管線集線盒結(jié)構(gòu),即方案2作為最終方案。

        2.4半長整流罩對外涵損失的影響

        為進一步提高外涵的氣動性能,在外涵流道的下壁面增加半/全長整流罩結(jié)構(gòu),即在核心機及低壓渦輪機匣的外側(cè)安裝1層機匣,使流道更為光順,半/全長整流罩前端安裝在中介機匣后安裝邊上,后端安裝到主燃機匣前安裝邊或低渦機匣后安裝邊。

        在最優(yōu)輪廓外型和最優(yōu)集線盒外型研究的基礎(chǔ)上,提出半長整流罩為平直段和平直段+收斂段2種結(jié)構(gòu)方案,2種方案的模型及計算結(jié)果如圖8、9所示。

        2種結(jié)構(gòu)方案的總壓恢復(fù)系數(shù)分別為0.9663和0.9633,可見,方案1的總壓損失小,總壓恢復(fù)系數(shù)高,比方案2的更好些。

        圖8 半長整流罩結(jié)構(gòu)方案

        圖9 半長整流罩總壓分布

        2.5全長整流罩對外涵損失的影響

        與半長整流罩方案類似,增加覆蓋整個外涵內(nèi)壁面的機匣結(jié)構(gòu)即為全長整流罩,該方案的模型及計算結(jié)果如圖10所示。

        圖10 全長整流罩模型及計算結(jié)果

        該方案的總壓恢復(fù)系數(shù)為0.9589,外涵內(nèi)壁全長整流罩方案的總壓恢復(fù)系數(shù)要略低于半長整流罩方案的,說明全長整流罩方案使得外涵氣流的總壓損失有所增大,這對于發(fā)動機性能是不利的;也說明簡單加長內(nèi)壁整流罩,并不一定會提升發(fā)動機的性能,需要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)特征進行優(yōu)化設(shè)計。

        3 結(jié)論

        本文基于某型發(fā)動機外涵道氣動性能優(yōu)化,開展了外涵道結(jié)構(gòu)設(shè)計方案研究,分別從對外涵機匣總壓恢復(fù)系數(shù)有影響的外型輪廓、集線盒外型、半/全長整流罩3個方面進行了數(shù)值仿真分析,得到如下結(jié)論:

        (1)加裝整流罩的結(jié)構(gòu)方案較不加裝整流罩的結(jié)構(gòu)方案,總壓恢復(fù)系數(shù)有較大提高,是1種較為有效的提升氣動性能的結(jié)構(gòu)方案。

        (2)尾緣形狀均為葉型、前緣形狀為半圓和圓弧的集線盒方案,二者總壓恢復(fù)系數(shù)相當(dāng),說明前緣形狀對總壓損失的影響較小,而尾緣形狀是比較重要的影響因素。

        (3)半長整流罩結(jié)構(gòu)方案的氣動性能略優(yōu)于全長整流罩結(jié)構(gòu)方案的,說明內(nèi)壁整流罩不能簡單拉長,應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)進行進一步設(shè)計。

        [1]劉長福,鄧明.航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)分析[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2006:1-20. LIU Changfu,DENG Ming.Structure analysis of aeroengine[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,2006:1-20.(in Chinese)

        [2]林左鳴.世界航空發(fā)動機手冊[M].北京:航空工業(yè)出版社,2012:45-301. LIN Zuoming.Handbook of aero engine[M].Beijing:Aviation Industry Press,2012:45-301.(in Chinese)

        [3]張寶誠.航空發(fā)動機的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2008,25(3):6-10. ZHANG Baocheng.State and development of aero-engine[J].Journal of Shenyang Institute of Aeronautical Engineering,2008,25(3):6-10.(in Chinese)

        [4]呂春光.航空發(fā)動機外涵機匣結(jié)構(gòu)建模方法研究[J].航空發(fā)動機,2012,38(1):29-32. LV Chunguang.Study of modeling for aeroengine bypass duct[J].Aeroengine,2012,38(1):29-32.(in Chinese)

        [5]陳志英,張冶.航空發(fā)動機在飛機短艙內(nèi)安裝的路徑規(guī)劃研究[J].航空發(fā)動機,2004,30(3):5-7. CHEN Zhiying,ZHANG Ye.Study on planning for aeroengine installation paths in nacelles[J].Aeroengine,2004,30(3):5-7.(in Chinese)

        [6]陳光.航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)分析設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2014:10-150. CHEN Guang.Aircraft engine structure analysis and design[M].Beijing:Beihang University Press,2014:10-150.(in Chinese)

        [7]洪杰.航空燃氣渦輪發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與動力學(xué)分析[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2012:1-50. HONG Jie.Aero gas turbine engine structure design and dynamic analysis[M].Beijing:Beihang University Press,2012:1-50.(in Chinese)

        [8]肖國樹.航空發(fā)動機設(shè)計手冊(第5冊):渦噴及渦扇發(fā)動機總體[M].北京:航空工業(yè)出版社,2001:1-20. XIAO Guoshu.Aircraft engine design manual(the fifth volumes):turbojet and turbofan engine overall[M].Beijing:Aviation Industry Press,2001:1-20.(in Chinese)

        [9]江和甫,古遠興,卿華.航空發(fā)動機的新結(jié)構(gòu)及其強度設(shè)計[J].燃氣渦輪試驗與研究,2007,20(2):1-4. JIANG Hefu,GU Yuanxing,QING Hua.New structure and strength design of aeroengine[J].Gas Turbine Experiment and Research,2007,20(2):1-4.(in Chinese)

        [10]Thomas R D,Michael J H.Engine wars competition for U.S.fighter engine production[R].AIAA-1998-3115.

        [11]陳光,邱明星.GE90-115B發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計特點分析[J].航空發(fā)動機,2013,39(3):1-5. CHEN Guang,QIU Mingxing.Analysis of structure design characteristics for GE90-115B[J].Aeroengine,2013,39(3):1-5.(in Chinese)

        [12]佳力.CFM56發(fā)動機的幾種新改型[J].國際航空,1996(8):51-53. JIA Li.Several new variants of CFM56 series engine[J].International Aviation,1996(8):51-53.(in Chinese)

        [13]廉筱純,吳虎.航空發(fā)動機原理[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2011:1-8. LIAN Xiaochun,WU Hu.Principle of aeroengine[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,2011:1-8.(in Chinese)

        [14]王云.航空發(fā)動機原理[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011:52-60. WANG Yun.Principle of aeroengine[M].Beijing:Beihang University Press,2011:52-60.(in Chinese)

        [15]王新月.氣體動力學(xué)基礎(chǔ)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2008:15-105. WANG Xinyue.Basis of gas dynamics[M].Xi'an:Northwestern Polytechnical University Press,2008:15-105.(in Chinese)

        (編輯:栗樞)

        Research on Structure Design of the Bypass Casing for a Certain Type Aeroengine Based on Aerodynamic Performance Optimization

        TIAN Da-ke,YUAN Chang-long,XU Xue,ZHANG De-zhi,WANG Hai-long
        (AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute,Shenyang,110015,China)

        In order to reduce the flow loss of bypass for a certain type aeroengine,the larger total-pressure recovery coefficient and better manufacturability were taken as the optimization objectives,structure design of the bypass casing was studied.A simplified model of bypass casing was established.In addition,by using ANSYS Fluent of numerical simulation software of flow,some characteristics such as profile contour,hub profile,semi and full fairings which have influence on the total-pressure recovery coefficient were analyzed.Choose a relative optimization scheme by comparing with the results of different structure schemes,which is straight-long expansion-straight casing,semicircle-leaf shape and semi-fairing respectively.The proposed criterion of model simplification and thoughts of selecting structure scheme of bypass casing can be taken as the reference for the structure design and analysis of bypass casing for turbofan engine.

        turbofan engine;bypass casing;aerodynamic performance;total-pressure recovery coefficient;aeroengine

        V 231.3

        A

        10.13477/j.cnki.aeroengine.2016.04.009

        2016-01-05基金項目:國家重大基礎(chǔ)研究項目資助

        田大可(1981),男,博士,高級工程師,主要從事航空發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與預(yù)先研究工作;E-mail:tdk724@126.com。

        引用格式:田大可,袁長龍,徐雪,等.基于氣動性能優(yōu)化的某型發(fā)動機外涵機匣結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].航空發(fā)動機,2016,42(4):43-46.TIANDake,YUAN Changlong,XU Xue,et al.Research on structure design of the bypass casing for a certain type aeroengine based on aerodynamic performance optimization[J]. Aeroengine,2016,42(4):43-46.

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