题目：直升机排气引射器设计与动力舱流场的数值模拟

现代战争的特点和作战需求，使得直升机动力装置的功率不断提高，动力舱内热负荷持续上升，舱内环境不断恶化。同时，现代武装直升机的高温排气成为敌方红外导弹攻击的主要捕捉目标。如果动力舱没有得到有效冷却，就有可能导致发动机部件及整流罩壁面温度过高，给直升机的安全造成隐患，同时也容易受到导弹的威胁而降低直升机的生存能力。直升机排气引射器/混合管是利用发动机高温排气抽吸外界空气，从而在动力舱内建立连续流场，对发动机部件进行冷却。因此，进行排气引射器/混合管的优化设计关系着直升机的性能、安全和寿命，具有重要意义。本文首先从基本的流体力学质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程出发，利用控制体分析方法建立引射器特性方程，并对其影响因素进行了分析。其次以某型直升机动力舱冷却系统作为参考，利用数值仿真方法分别对混合管为直管和弯管的排气引射器进行了数值研究，考查其几何特性对引射性能的影响，在此基础上提出了直升机动力舱冷却用排气引射器/混合管设计新方法——修正系数法，并用Visual C++语言编制了相应的计算软件。该软件可用于直升机排气引射器的设计优化计算，具有较高的准确性和实用性。最后采用基于直升机外流场的动力舱-排气引射器一体化数值仿真方法，分别针对悬停状态和前飞状态下动力舱的通风冷却性能进行了数值仿真研究，分析了排气引射器的几何结构对动力舱流场、温度场的影响，其结果可用于指导直升机动力舱冷却系统的设计和优化。本文提出的排气引射器设计新方法可以满足工程计算需要，对提高排气引射器/混合管的设计质量、指导试验、缩短研制周期、节省研制费用具有重要意义。对排气引射器的结构参数在悬停状态和前飞状态下对动力舱冷却性能影响的研究，所得结论对直升机动力舱冷却系统的设计和优化具有工程参考价值。