基于CFD的对转桨扇发动机性能确定技术研究

简介

桨扇发动机是一种新型涡桨发动机,可适用于高速飞行。以某对转桨扇发动机三维模型为对象,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对桨扇滑流开展数值模拟。利用分区拼接网格技术对桨扇旋转区域和外流场域进行网格划分及拼接;在此基础上采用雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程,雷诺应力项采用RNG k-ε(k为湍动能,ε为耗散率)湍流模型,基于滑移网格方法,开展了针对不同来流马赫数、桨叶角及桨叶转速的流场的数值计算。结果表明桨叶角对于拉力影响较大,在桨叶角30°~35°,桨扇的拉力变化范围可达37.8%,功率变化可达28.4%。桨叶拉力随着转速的增大而增大,在转速达到1600 r/min后,前后排桨叶的拉力系数最大相差33%,当转速继续增大,气流通过前后排桨叶偏转角度大,气流失速严重,桨叶拉力增幅减小。通过对该型桨扇发动机流场的计算,定量获取了桨扇的拉力、功率特性,为后续桨扇发动机的推力计算提供参考。