[发明专利]一种发动机露天试车实验的风速风向包线确定方法

说明书

本发明提出一种发动机露天试车实验的风速风向包线确定方法，包括以下步骤：建立露天试车的物理模型；生成计算域网格；利用数值仿真计算附加气动力；计算不同环境下露天实验发动机推力测量的误差，其中引入误差的因素包括附加气动力的测量误差和推力测量系统误差；利用数值仿真计算不同自然风条件下的发动机进气流量，并计算相对流量偏差；结合试车试验对推力测量的误差和相对流量偏差的要求，确定开展发动机露天性能实验的风速风向包线。本发明确定的风速风向包线，作为判断发动机露天试验条件的依据，能够指导发动机露天试验的开展，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，尤其涉及一种发动机露天试车实验的风速风向包线确定方法。

背景技术

露天性能试验是确定室内试车台推力测量精度的依据，同时也是准确获取航空发动机推力的根本基础。理论上，零风速条件下露天试车台进排气条件为自由流场，在露天台获取的推力性能被称为基准性能。但在实际进行露天试验时，由于自然风的存在实际风速和风向与露天试车台耦合对流场产生影响，进而导致发动机和台架周围产生附加的压力分布，导致露天试车台的推力测量值亦偏离发动机的真实推力。因此，自然风的风速风向需要满足一定的条件，才适于露天性能试验的开展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种发动机露天试车实验的风速风向包线确定方法，包括以下步骤：

S1：对发动机模型和露天试车台动架结构进行简化处理，建立露天试车的物理模型；

S2：处理试车台流场计算域，生成计算域网格；

S3：利用数值仿真计算附加气动力；

S4：计算不同环境下露天实验发动机推力测量的误差，引入误差的因素包括附加气动力的测量误差和推力测量系统误差；

S5：利用数值仿真计算不同自然风条件下的发动机进气流量，并计算相对流量偏差；

S6：结合试车试验对推力测量的误差和相对流量偏差的要求，确定开展发动机露天性能实验的风速风向包线。

优选地，S3具体包括：采用ANASYS-Fluent软件中的RANS方法对流场参数进行求解，湍流模型选取标准k-ɛ模型，压力速度耦合方法采用SIMPLEC，使用二阶迎风格式进行空间离散。该方案能够较好地兼顾计算精度和计算效率。

进一步地，S4中的附加气动力包括进气冲量，进气道附加阻力和台架阻力。

进一步地，进气冲量的计算公式为：

式中，分别为发动机进气流量和远前方来流速度。

进一步地，进气道附加阻力的计算公式为：

式中，为试车台旁路气流流量，为远前方来流速度，为旁路气流平均速度， 为旁路气流平均压强， 为远前方气流压强，为试车台旁路面积。

进一步地，台架阻力的计算公式为：

式中，为气流密度，为单个台架支架的迎风阻力系数， 为支架阻塞面积，为支架前气流速度。

优选地，风速风向包线包括基准试车包线和调整试车包线；基准试车包线内的风速风向条件满足推力测量的误差小于0.5%和相对流量偏差量小于0.25%，调整试车包线内的风速风向条件满足推力测量的误差小于1%。

本发明提出基于数值仿真计算推力测量的误差和相对流量偏差，进而确定开展发动机的露天性能实验风速风向包线的方法，作为判断发动机露天试验条件的依据，能够指导发动机露天试验的开展，具有重要的工程应用价值。

附图说明