● 摘要
作为航空发动机混合排气系统中核心部件之一的混合器是把两股压力、温度、速度等参数不同的气流予以高效掺混的机械装置,在提高航空发动机推力,降低红外辐射,降低油耗和噪声以及改善加力燃烧室进口条件上有着卓越表现。
本文通过数值模拟以及试验的方法对波瓣几何结构及上游气流来流工况对尾缘下游掺混规律的影响做出研究。经分析,波瓣混合器几何结构与来流工况都可以影响到下游主、次流的掺混。波瓣的内外倾角越大主、次流掺混的速度越快;波瓣瓣高虽然对掺混速度(热混合效率随流向距离的增长率)影响不大,但由于冷热气流接触面积的增加使得混合效率值整体有所提高;平均来流Re数对掺混的影响较小,当Re>2.5×104时,来流平均速度对混合效率几乎没有影响;主、次流来流速度比的增加可以提高掺混速度。通过实验数据的分析,波瓣热混合效率基本满足以上发展规律。同时,随着混合趋于均匀,主、次掺混气流的总压损失也随之增大。
根据对波瓣混合器混合机理的研究以及相应的实验验证,本文提出一套以波瓣下游横截面内温度分布作为衡量标准的波瓣混合器热混合效率半经验公式。并利用试验测量结果拟合出适用于波瓣的半经验系数,并根据前人试验的数据以及本文的数值计算结果进行系数对比与校准。
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