帶連接多孔板的APU進(jìn)氣流道氣動(dòng)性能研究及優(yōu)化.pdf

1、APU（輔助動(dòng)力裝置）進(jìn)氣系統(tǒng)的氣動(dòng)性能隨著現(xiàn)代飛機(jī)的發(fā)展而不斷提高。APU進(jìn)氣系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)特殊而不同于主發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道，通常從進(jìn)氣口到防外物損壞裝置為外流道（飛機(jī)進(jìn)氣道），從防外物損壞裝置到壓氣機(jī)入口為內(nèi)流道（發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道）。為給APU進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考，本文利用CFD（計(jì)算流體力學(xué)）、實(shí)驗(yàn)等方法，對(duì)一類帶多孔板，雙壓氣機(jī)構(gòu)型的典型APU進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)流道氣動(dòng)性能進(jìn)行了研究及優(yōu)化。
　　對(duì)基準(zhǔn)APU進(jìn)氣系統(tǒng)模型（包括基準(zhǔn)流道與基

2、準(zhǔn)多孔板，多孔板開孔率0.479）及基準(zhǔn)流道在不同開孔率下的多孔板模型，按照定配比（1.67）和定總流量（0.6kg/s）兩種流量分配方式，進(jìn)行了3D CFD和模型實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明：APU進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的總壓損失包括多孔板附近的節(jié)流、摻混損失和流道中流股碰撞、轉(zhuǎn)彎、壁面附面層損失等多種機(jī)制；兩出口的總壓恢復(fù)系數(shù)均隨著流量的增加不斷降低，在定總流量時(shí)略微下降，在定配比時(shí)幾乎線性下降；總壓畸變?cè)谥芟蛏现饕芏嗫装鍩o孔區(qū)影響，在徑向上主要受流道

3、曲率影響，畸變指數(shù)值均較小(DC60<7‰)。隨開孔率增加，兩出口總壓恢復(fù)系數(shù)均不斷升高。不同開孔率下，動(dòng)力端總壓畸變以徑向畸變?yōu)橹?，?fù)載端在小開孔率時(shí)以周向畸變?yōu)橹?，大開孔率時(shí)徑向畸變成為主要因素。
　　對(duì)該型APU進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了氣動(dòng)性能優(yōu)化研究。理論分析發(fā)現(xiàn)：多孔板損失主要取決于開孔率，流道損失取決于其幾何參數(shù)。針對(duì)APU進(jìn)氣系統(tǒng)的典型子午截面進(jìn)行了流道幾何優(yōu)化，總體結(jié)果是放大了喉道面積，增大了轉(zhuǎn)彎半徑；多孔板也進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)

4、選，開孔率放大到0.544。
　　針對(duì)優(yōu)化模型(優(yōu)化流道與優(yōu)化多孔板)同樣進(jìn)行了3D CFD與實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明優(yōu)化模型的氣動(dòng)性能明顯優(yōu)于基準(zhǔn)模型。在設(shè)計(jì)點(diǎn)，APU進(jìn)氣系統(tǒng)兩出口的總壓損失分別下降了2.42％和3.04％，兩出口的畸變（DC60）也均獲得了改善，表明了多孔板優(yōu)化對(duì)負(fù)載端的影響更為顯著。深入的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，整個(gè)APU進(jìn)氣系統(tǒng)的損失，是流道與多孔板強(qiáng)烈耦合的結(jié)果。
　　采用大渦模擬(LES)的方法對(duì)單孔板模型