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分开排气系统特性校准试验研究

李秋锋 李密 高翔 王定奇

李秋锋, 李密, 高翔, 等. 分开排气系统特性校准试验研究[J]. 实验流体力学, 2023, 37(6): 61-69 doi: 10.11729/syltlx20220056
引用本文: 李秋锋, 李密, 高翔, 等. 分开排气系统特性校准试验研究[J]. 实验流体力学, 2023, 37(6): 61-69 doi: 10.11729/syltlx20220056
LI Q F, LI M, GAO X, et al. Experimental study on characteristic calibration of separated exhaust system[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2023, 37(6): 61-69 doi: 10.11729/syltlx20220056
Citation: LI Q F, LI M, GAO X, et al. Experimental study on characteristic calibration of separated exhaust system[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2023, 37(6): 61-69 doi: 10.11729/syltlx20220056

分开排气系统特性校准试验研究

doi: 10.11729/syltlx20220056
基金项目: ××××基金项目(6141B05110201)
详细信息
    作者简介:

    李秋锋:(1989—),男,陕西旬邑人,硕士,工程师。研究方向:动力装置性能特性试飞技术。通信地址:陕西省西安市阎良区凌云路5号(710089)。E-mail:liqiufeng1989@126.com

    通讯作者:

    E-mail:liqiufeng1989@126.com

  • 中图分类号: V211.6

Experimental study on characteristic calibration of separated exhaust system

  • 摘要: 飞行试验时,采用燃气发生器法间接获取航空发动机飞行推力。为提高飞行推力计算精度,需准确获取航空发动机排气系统特性。采用某大涵道比分开排气系统缩比模型开展了实验室校准箱吹风试验及数值模拟研究,结果表明:采用实验室校准箱吹风试验、数值模拟获取的单独内涵喷管特性趋势一致、数值接近,最大内涵喷管压比为1.44时,喷管流量和推力偏差分别为0.73%、0.18%;通过试验和数值模拟获取的内外涵分开排气系统特性趋势一致、数值接近,最大外涵喷管压比为1.46时,喷管流量和推力偏差分别为0.64%、0.18%;对大涵道比分开排气系统物理模型与几何模型进行合理简化后,试验和数值模拟获取的分开排气系统特性偏差满足工程精度要求。
  • 图  1  翼吊式气动布局示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of pneumatic layout of wing crane

    图  2  分开排气系统示意图

    Figure  2.  Schematic of separated exhaust system

    图  3  分开排气系统试验模型剖面图

    Figure  3.  Separated exhaust system test model

    图  4  数值模拟采用的简化几何模型

    Figure  4.  Simplified geometric model for numerical simulation of test model

    图  5  校准箱试验设备

    Figure  5.  Calibration box test equipment

    图  6  试验模型及附属结构示意图

    Figure  6.  Schematic of test model and auxiliary structure

    图  7  计算域核心区网格分布

    Figure  7.  Grids in the core of computing domain

    图  8  外涵喷管模拟模型网格设计

    Figure  8.  Grids of simulation model for bypass nozzle

    图  9  内涵喷管模拟模型网格设计

    Figure  9.  Grids of simulation model for core nozzle

    图  10  单独内涵喷管流量对比

    Figure  10.  Mass flow of single core nozzle

    图  11  单独内涵喷管推力对比

    Figure  11.  Thrust of single core nozzle

    图  12  内外涵喷管总流量对比

    Figure  12.  Mass flow of separated exhaust system

    图  13  内外涵喷管总推力对比

    Figure  13.  Thrust of separated exhaust system

    图  14  数值模拟的喷管轴向截面速度云图

    Figure  14.  Velocity contour of nozzle axial section

    图  15  数值模拟的喷管特征截面速度云图

    Figure  15.  Velocity contour for numerical simulation of nozzle characteristic section

    L流向特征尺寸
    D 截面特征尺寸
    NPRcr 喷管临界压比
    NPR 喷管压比
    NPR9 内涵喷管压比
    NPR19 外涵喷管压比
    Cd 喷管流量系数
    Cfg 喷管推力系数
    Cfg9 内涵喷管推力系数
    Cfg19 外涵喷管推力系数
    FG 推力/内外涵喷管总推力
    FG9 内涵喷管推力
    FG19 外涵喷管推力
    FG, act 内外涵喷管实际总推力
    FG9, act 内涵喷管实际推力
    FG9, id, non 内涵喷管无量纲理想推力
    FG9, id 内涵喷管理想推力
    FG19, id 外涵喷管理想推力
    Fid 内外涵喷管理想总推力
    Fact, exp 内外涵实际总推力(校准试验)
    Fact, cfd 内外涵实际总推力(数值模拟)
    ΔFact Fact, cfdFact, exp之间的偏差
    W 流量
    Wid 内外涵喷管理想总流量
    W9, act 内涵喷管实际流量
    W19, act 外涵喷管实际流量
    Wact, exp 内外涵实际总流量(校准试验)
    Wact, cfd 内外涵实际总流量(数值模拟)
    ΔWact Wact, cfdWact, exp之间的偏差
    W9 内涵喷管流量
    v9 喷管出口速度
    A9 内涵喷管出口面积
    ps0 环境压力
    ps9 内涵喷管出口静压
    pt9 内涵喷管出口总压
    pt19 外涵喷管出口总压
    Tt9 内涵喷管出口总温
    k 绝热指数
    S 系统偏差
    B 固定偏差
    t 测量值或计算结果
    j t的影响因素的总数
    xi t的第i个影响因素
    ui i个因素对t的不确定度
    Ut 所有因素对t的不确定度
    ci t对第i个因素的敏感系数
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    表  1  试验传感器采集精度

    Table  1.   Sensor precision

    传感器精度
    压力传感器 ±0.1%
    温度传感器 ±0.5 K
    流量计 ±0.05%
    六分量测力天平 ±0.03%
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    表  2  单独内涵喷管试验主要状态参数

    Table  2.   The core nozzle test parameter

    NPR9pt9/kPaTt9/KW9, act/(kg·s−1)
    1.08107.7299.30.202
    1.10109.4298.40.226
    1.12111.4298.40.259
    1.14113.0298.40.282
    1.16115.2298.40.307
    1.19118.5298.50.334
    1.23122.3298.40.357
    1.28127.6298.20.379
    1.37135.9298.30.408
    1.44142.9298.20.431
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    表  3  内外涵喷管试验主要状态参数

    Table  3.   The separated exhaust system test parameter

    NPR19NPR9pt19/kPapt9/kPaTt9/KW9, act/(kg·s−1)W19, act/(kg·s−1)
    1.02 1.004 100.6 99.2 274.9 0.031 0.350
    1.07 1.015 105.5 100.3 276.6 0.065 0.662
    1.14 1.040 112.4 102.8 278.3 0.109 0.915
    1.22 1.079 120.1 106.6 280.2 0.157 1.131
    1.29 1.113 127.7 109.9 281.9 0.198 1.321
    1.37 1.140 135.8 112.6 283.8 0.230 1.509
    1.46 1.193 143.8 117.8 285.6 0.269 1.670
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-27
  • 修回日期:  2022-10-12
  • 录用日期:  2022-10-19
  • 网络出版日期:  2022-12-06
  • 刊出日期:  2023-12-25

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    2021年8月13日