基于螺旋桨等效盘模型的滑流影响研究
螺旋桨滑流对涡桨发动机短舱/进气道的气动性能会产生一定的影响，正确认识其流动特性，对螺旋桨与发动机短舱/进气道的一体化设计具有重要的理论意义和工程应用价值。本文采用理论分析和数值模拟的手段，并辅以实验验证，建立了一种适用性好、操作简便的等效盘模型，并将其应用于螺旋桨滑流与涡桨发动机短舱/进气道流场的数值模拟研究中，初步分析了螺旋桨滑流对进气道性能的影响。 首先，基于空气螺旋桨理论，在已有的等效盘模型基础上，考虑了螺旋桨滑流中的三维诱导速度、桨叶几何参数和桨尖损失等影响螺旋桨总体性能的因素，使用C++语言编程建立了等效盘模型。 其次，对等效盘滑流流场进行了分析，发现了已有的等效盘模型在盘前气流环向诱导速度的取值和桨尖涡损失的修正方式两个方面存在的问题，并提出了改进方案，改进后的等效盘模型计算所得螺旋桨拉力和扭矩与理论结果吻合较好。 第三，结合实验研究和数值计算校验了改进后的等效盘模型，结果表明：该等效盘模型对螺旋桨拉力和扭矩的计算精度满足工程要求；除了桨盘后的局部区域以外，等效盘滑流流场结构与螺旋桨滑流流场结构吻合较好，基本能代替螺旋桨在整个流场中的作用。 最后，设计了一种涡桨发动机腹下S弯进气道和短舱外形，分别采用滑移网格非定常计算方法和等效盘方法对螺旋桨滑流与短舱/进气道的干扰流场开展了数值模拟研究，分析了起飞状态和巡航状态下，螺旋桨对进气道入口流场以及出口性能的影响，两种方法的计算结果基本吻合，且等效盘方法在计算成本方面具有明显的优势，具有工程应用价值。
涡桨发动机;螺旋桨滑流;短舱进气道;气动性能;等效盘模型
南京航空航天大学
硕士
航空宇航推进理论与工程
李博
2014
中文
V235.12;V231.3
86
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）