航空发动机散热器变工况换热/阻力特性的理论和试验研究

【类型】学位论文

【作者】赵然 

【关键词】 航空发动机 燃－滑油散热器 变工况 换热/阻力性能 数值仿真

【摘要】航空发动机管壳式燃－滑油散热器结构十分紧凑，可以在很小的外廓尺寸和重量条件下为燃油和滑油提供很大的换热面积，同时保证散热器内高压流体工作的安全性，因此被广泛应用于各类航空发动机的滑油系统中。而变工况下的燃－滑油散热器传热和阻力特性的准确计算和试验测量是进行滑油系统设计以及发动机热分析和优化设计的基础，我国在这方面研究还十分欠缺，严重影响了我国高性能航空发动机及其滑油系统的研制。本文首先针对航空发动机管壳式燃－滑油散热器的结构特点，在对管壳式散热器传热机理和阻力特性研究的基础上，基于改进的Bell-Delaware法，提出了一套适用于航空发动机管壳式燃－滑油散热器传热和阻力性能计算的方法，建立了管壳式燃－滑油散热器换热与阻力稳态性能理论计算模型，研究了不同发动机典型工况和飞行状态点时散热器的传热和流动阻力性能，并应用Visual C++ 6.0编程语言，开发了具有通用性的管壳式燃－滑油散热器性能计算软件。其次，基于多孔介质模型的简化方法，建立了某型管壳式燃－滑油散热器简化模型，应用FLUENT软件，研究了散热器芯体内部的流场、温度场及压力场分布，对深入了解散热器内部的流动和传热情况及其结构优化设计提供了参考。最后，针对国家重点实验室现有航空发动机管壳式燃－滑油散热器试验台系统存在的问题，提出了试验台燃油回路冷却水系统的4种改造方案。在充分试验的基础上，获得了某型航空发动机管壳式燃－滑油散热器在不同燃、滑油进口温度和流量下的性能参数。通过对试验数据的整理分析，提出了一种由一条试验测得的散热器性能曲线绘制性能曲线簇的方法，该方法为工程上有效预测散热器变工况性能提供了一条有效途径，具有重要工程应用价值。本文的研究成果将大大提高航空发动机燃－滑油散热器换热和阻力特性研究的效率和精度，为研制和发展我国高性能发动机及其滑油系统提供科学手段和技术支撑，具有重要学术意义和工程应用价值。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄勇

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