[发明专利]一种确定后涵道引射器可调面积的方法

说明书

本发明提供了一种确定后涵道引射器可调面积的方法，通过使CFD仿真输出的内外涵气流流量、内外涵气流总压与总体输入偏差，来判断后涵道引射器的几何面积是否满足总体需求，若偏差为零，则此状态下的后涵道引射器的几何面积满足要求，反之则不满足要求，解决了无法确定后涵道引射器几何面积/气动面积关系的问题，且具有可操作性。

技术领域

本发明属于航空发动机设计技术领域，特别涉及一种确定后涵道引 射器可调面积的方法。

背景技术

变循环发动机是一种具备高单位推力、低巡航油耗的双重性能需求 的先进发动机。多部件几何参数可调使变循环发动机在更宽广的范围内 调整发动机的涵道比，使其在整个飞行包线内拥有最佳性能。其中，后 涵道引射器是变循环发动机可调部件中的典型特征结构，它一般位于加 力燃烧室前段，通过在不同工作状态点下改变外涵射流面积(A16)，与 其前方的其他可调部件配合实现改变涡扇发动机的涵道比。

在典型状态点总体先提出后涵道引射器的气动面积需求，部件设计 时则需要了解气动面积与机械几何面积的关系，才能较为准确得进行结 构设计，然而由于射流式后涵道引射器结构复杂，其与传统的加力燃烧 室相比，混合截面由多个部分组成，结构外形并无明显的外内涵气流掺 混面，因此不能采用传统加力燃烧室以掺混面为静压平衡位置来确定外内涵几何面积。此外，由于需要提前得知气动面积与几何面积关系以此 作为控制规律，才能实现不同状态点下的面积控制，而要实现全包线内 后涵道引射器调节几何面积的确定，需要改变全包线各状态点外涵的流 通面积，设计过程更加复杂。

发明内容

本发明的目的是提供了一种确定后涵道引射器可调窗口面积的方 法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本发明的技术方案是：一种确定后涵道引射器可调窗口面积的方法， 所述方法包括：

S1、根据后涵道接口及轮廓相关设计要求确定内外涵道的基本尺寸， 并根据外涵道最小气动面积确定外涵道高度，根据外涵道最大气动面积 确定射流式后涵道引射器的窗口调节范围；

S2、根据所述基本尺寸及外涵道高度构建后涵道仿真模型，其中， 构建后涵道模型时，后涵道引射器的窗口面积划分为多个可调区域；

S3、输入发动机某一状态点的总体性能参数，所述总体性能参数包 括进口内外涵速度、温度及组分分布，之后设定后涵道引射器的窗口面 积；

S4、通过CFD输出进口内外涵流量、质量加权的内外涵进口总压， 判断CFD输出的内外涵流量、内涵进口总压与总体要求是否一致，若不一 致，则调整环境压力，使得CFD输出的内外涵流量、内涵进口总压与总体 要求一致；

S5、之后，判断CFD输出的外涵进口总压与总体要求是否一致，若 外涵进口总压大于总体要求的外涵进口总压，则增大引射器窗口面积， 反之，则减小后涵道引射器的窗口面积，从而得到满足该状态点总体性 能参数的后涵道引射器窗口面积；

S6、最后，将全包线内各个状态点重复上述步骤S3～S5，从而得到全 包线内各个状态点的后涵道引射器调节面积。

进一步的，所述基本尺寸包括外涵道的外径、内涵道的内径形状及 尺寸。

进一步的，CFD过程采用的软件包括FLUENT。

进一步的，通过调节后涵道引射器的开度实现对后涵道引射器窗口 面积的增大或减小。

进一步的，通过拟合全包线内各个状态点的后涵道引射器调节面积 获得后涵道引射器调节面积与发动机状态的关系曲线。

本发明的方法通过使CFD仿真输出的内外涵气流流量、内外涵气流总 压与总体输入偏差，来判断后涵道引射器的几何面积是否满足总体需求， 若偏差为零，则此状态下的后涵道引射器的几何面积满足要求，反之则 不满足要求，解决了无法确定后涵道引射器几何面积/气动面积关系的问 题，且具有可操作性。