航空发动机燃烧室数字孪生体系的关键技术研究

【类型】期刊

【作者】王方 甘甜 王煜栋 金捷  

【刊名】航空动力学报

【关键词】 大涡模拟(LES),高保真建模,数字孪生,输运概率密度函数方程湍流燃烧模型(TPDF),浸没边界方法(IBM)

【资助项】国家自然科学基金（91741125，12172345，92041001）

【摘要】数字孪生体系是航空发动机燃烧室面向全生命周期研发的重要方向之一，几何结构高保真是其关键技术。本文通过曲线坐标系隐式浸没边界方法（IBM），在设计阶段可以实现对真实航空发动机燃烧室的高保真虚实映射，保留全部几何结构信息。本文在IBM方法基础上，采用大涡模拟（LES）结合概率密度函数输运方程湍流燃烧模型（TPDF），对双旋流燃烧室、某单头部直流燃烧室以及某折流燃烧室1/10模型进行真实结构仿真，测试数字孪生体系关键技术的有效性。对比预测结果和实验结果，双旋流燃烧室的旋流器出口附近轴向、径向、切向速度平均误差分别为15.7%、23.8%、15.0%；非稳态解析了真实直流燃烧室与折流燃烧室的详细湍流燃烧场，出口温度分布的平均相对误差分别为11.66%和17.95%。因此基于虚实映射得到的燃烧室数字孪生体系具有一定的有效性，本文方法具有潜在的工程应用前景。

【年份】2023

【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心;北航成都航空动力创新研究院;北京航空航天大学江西研究院;

【页码】16