Применение граничного условия «активный диск» к расчету неоднородного потока в воздухозаборнике современных турбореактивных двухконтурных двигателей
Авторы: Нгуен В.Х.
Опубликовано в выпуске: #8(92)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-8-1909
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Аэродинамика и процессы теплообмена летательных аппаратов
С развитием современных двухконтурных авиационных турбореактивных двигателей происходят изменения в их облике и характеристиках: увеличивается диаметр, сокращается длина воздухозаборника, снижаются температура и шум струи. В силу этого при проектировании необходимо учитывать взаимодействие между вентилятором и воздухозаборником в составе компоновки. Подход на основе нестационарного трехмерного моделирования с учетом полных венцов лопаток необходим для анализа, но является ресурсоемким. В ряде случаев для исследования аэродинамической интерференции можно использовать подход на основе граничного условия «активный диск». В работе рассмотрена валидированная расчетная методика на основе граничного условия «активный диск» с учетом структуры потока перед вентилятором. Представлены результаты расчетного исследования характеристик модели вентилятора в мотогондоле, анализ вариантов граничного условия «активный диск» и их применение к расчету неоднородного потока в воздухозаборнике при условиях бокового ветра.
Литература
[1] Mileshin V. A Review of New Experimental Technologies for the Development of Advanced Fans with High Bypass Ratio. J. Turbomach. Propuls. Power, 2018, vol. 3, no. 21.
[2] Kestner B.K., Schutte J.S., Gladin J.C., Mavris D.N. Ultra High Bypass Ratio Engine Sizing and Cycle Selection Study for a Subsonic Commercial Aircraft in the N+2 Timeframe. Proceedings of ASME Turbo Expo, 2011, GT2011-45370.
[3] Schnell R., Corroyer J. Coupled Fan and Intake Design Optimization for Installed UHBR-Engines with Ultra-Short Nacelles. ISABE, 2015, paper 2015_20034.
[4] Peters A., Spakovszky Z.S., Lord W.K., Rose B. Ultrashort Nacelles for Low Fan Pressure Ratio Propulsors. Journal of Turbomachinery, 2014, TURBO-14-1120.
[5] Schoenweitz D., Theune M., Schnell R. Inlet Distortion Sensitivity of Fans with Different Pressure Ratios. ISABE, 2015. Paper 2015_20095.
[6] Schoenweitz D., Beckery R.-G., Schnell R., Schrolly M. Aerodynamic Performance Characteristics of the Installed V2527 Fan at Ground Operation. AIAA SciTech, 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2016.
[7] Moore R.D., Kovich G., Tysl E.R. Aerodynamic Performance of 0.4066-scale Model of JT8D Refan Stage. NASA TM X-3356, 1976, 156 p.
[8] Schuehle A.L. 727 Airplane Side Inlet Low-Speed Performance Confirmation Model Test for Refanned JT8D Engines. NASA CR-134609, 1974, 80 p.
[9] Воронич И.В., Нгуен В.Х. Расчетное исследование характеристик потока в воздухозаборнике модельного осевого компрессора с учетом различных вариантов граничного условия «активный диск». Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 5 (710), с. 36–49. DOI: 10.18698/0536-1044-2019-5-36-49
[10] Liu B., An G., Yu X. Assessment of Curvature Correction and Reattachment Modification into the Shear Stress Transport Model within the Subsonic Axial Compressor Simulations. Journal of Power and Energy, 2015, vol. 229 (8), pp. 910–927. DOI: 10.1177/0957650915595168
[11] Štigler J. Analytical Velocity Profile in Tube for Laminar and Turbulent Flow. Engineering Mechanics, 2014, vol. 21, no. 6, pp. 371–379.
[12] Rodriguez D., Aftosmis M., Nemec M. Formulation and Implementation of Inflow/Outflow Boundary Conditions to Simulate Propulsive Effects. AIAA SciTech Forum, 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2018.
[13] Carnevale M., Wang F., Mare L. D. Lip Stall Suppression in Powered Intakes. Journal of Propulsion and Power, 2016, vol. 32, no. 1, pp. 161–170.
[14] Kennedy S., Robinson Th., Spence S., Richardson J. Computational Investigation of Inlet Distortion at High Angles of Attack. Journal of Aircraft, 2014, vol. 51, no. 2, pp. 361–376.
[15] Cao T., et al. Fan-Intake Interaction under High Incidence. J. Eng. Gas Turbines Power, 2016, vol. 139(4), 10 p. DOI: 10.1115/1.4034701