● 摘要
平行进气混合扩压器，特别是混合扩压器和稳定器一体化结构的平行进气方案，是近些年国际上先进加力涡扇发动机的新技术。目前用于涡扇发动机加力燃烧室的混合扩压器，主要是环形混合扩压器和波瓣混合扩压器，对涡扇发动机加力燃烧室内外涵混合扩压器的研究少。随着军用航空发动机对混合扩压器技术要求不断提高，对加力燃烧室混合扩压器和稳定器一体化结构平行进气混合扩压器的不同结构特征参数，在不同进气条件下对混合特征和流阻特性的影响研究，总结混合扩压器设计方法和设计准则，对提高发动机的设计水平、总体性能有着重要的意义，因此本文以此为背景进行了较系统的分析研究。
为了明确结构特征参数对涡扇发动机加力燃烧室平行进气混合扩压器气动热力性能的影响，采用基于 Navier-Stokes（N-S）方程的三维数值模拟方法对不同结构特征参数模型进行了定量研究。建立了数值计算模型，以相关文献及相关实验数据进行了验证，湍流模型采用realizable k-ε，进行了网格无关解验证分析。以某新型涡扇发动机加力燃烧室平行进气混合扩压器作为研究对象，在某给定飞行工况下，依次对裙边混合器结构特征参数和扩压器结构特征参数进行了数值模拟和设计优化。
本文首先对平行进气混合扩压器的裙边混合器进行了数值模拟研究，包括分流器长度、裙边倾角以及裙边宽度，得到了不同裙边混合器结构特征参数对流场、流向涡涡量场、热混合效率、总压恢复系数、混合扩压器出口平均速度及速度因数、混合扩压器出口温度均匀度的影响规律。然后在对裙边混合器结构优化设计的基础上，开展了平行进气混合扩压器的扩压器数值模拟研究，包括扩压器中心锥型面以及扩压器扩压比，得到了不同扩压器结构特征参数对流场、出口截面速度场、静压恢复系数及扩压器效率、扩压器总压恢复系数及流阻系数、沿程热混合效率及沿程总压恢复系数、扩压器出口平均速度及速度因数、扩压器出口速度均匀度的影响规律。最终完成了平行进气混合扩压器的不同结构特征参数的设计优化。