某航空发动机高空模拟试车台供气系统设计研究

论文摘要

航空发动机高空模拟试验台是发动机试验的重要设备,发动机高空模拟试验是发动机研制过程中的关键试验项目。航空发动机高空模拟试验设备非常复杂、庞大,涉及专业面较广,且建设和使用费用昂贵。国外对高空模拟试验和高空模拟试验设备都进行了大量的研究,已有70多年使用经验,此前,我国仅有一家研究单位有此设备,投入使用年限短、使用经验少。本文对高空模拟试验设备、国内外动态进行了简要介绍。供气系统是高空模拟试车台关键设备之一,其设计的好坏直接影响车台的使用安全和效率。本文结合中国航空动力机械研究所某高空模拟试车台的建设,结合工程实践,对某高空台供气调节系统的设计(包括高空试验舱的设计)进行了深入研究,并对供气管路、试验舱进行了气动、强度、结构、传热等方面进行了计算分析。根据发动机高空模拟飞行状态确定了发动机某特征状态点,使用计算流体力学软件对发动机在试验舱内试验时的进气流场进行了模拟分析计算,初步掌握了试验舱内发动机进气品质,然后通过调试试验数据得到较准确的流场测量数据。通过流场模拟分析和试验数据分析得到基本一致的结论,对今后高空试验舱内设备的设计和改进提供了初步依据。通过对调试试验中混合器出口温度和压力测量数据进行分析,混合器的设计满足设计技术要求和使用要求。本文对某高空模拟试验台供气系统设计研究进行了归纳总结,并对今后研究进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义和目的
• 1.1.1 课题研究的意义
• 1.1.2 课题研究的目的
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 主要研究内容和创新点
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 主要创新点
• 第2章 某高空台供气调节系统和高空试验舱
• 2.1 供气调节系统组成
• 2.2 模拟高空试验舱结构形式及其优缺点
• 2.2.1 直接连接式高空试验舱结构形式和优缺点
• 2.2.2 自由射流式高空试验舱结构形式和优缺点
• 2.2.3 推进风洞设备结构形式和优缺点
• 2.3 某高空台试验舱结构形式及其优缺点
• 2.3.1 某高空试车台主要技术指标
• 2.3.2 高空试验舱结构形式
• 2.3.3 试验舱结构形式的优缺点
• 第3章 供气调节系统设计
• 3.1 供气管路设计
• 3.1.1 发动机供气方案
• 3.1.2 供气管路设计
• 3.2 混合器设计
• 3.2.1 混合器主要工作参数
• 3.2.2 混合器的结构形式
• 3.2.3 混合器材料选择
• 3.2.4 混合器壁厚计算
• 3.3 高空试验舱设计
• 3.3.1 高空试验舱主要工作参数
• 3.3.2 试验舱几何尺寸确定
• 3.3.3 试验舱体材料选择
• 3.3.4 试验舱体壁厚计算
• 3.3.5 试验舱体热膨胀计算
• 3.3.6 试验舱体结构形式
• 第4章 供气系统气动参数分析计算
• 4.1 气动设计参数
• 4.2 供气系统气动参数分析
• 4.2.1 供气系统管路流阻计算公式
• 4.2.2 供气系统管路热量损失计算公式
• 4.2.3 供气系统气动参数计算
• 第5章 高空试验舱内流场分析计算及试验验证
• 5.1 发动机模拟高空飞行状态参数确定
• 5.2 流场控制方程确定
• 5.2.1 质量方程
• 5.2.2 运动方程
• 5.2.3 能量方程
• 5.2.4 状态方程
• 5.3 计算流体力学分析软件介绍
• 5.4 试验舱流场的数值模拟
• 5.4.1 试验舱流场计算模型
• 5.4.2 试验舱流场计算分析
• 5.5 试验舱调试试验验证
• 5.6 数据分析与结论
• 第6章 混合器试验验证
• 6.1 试验验证
• 6.2 数据分析与结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢