登陆注册
19349200000043

第43章 大涵道比 设计不易

现在也不是寒暑假期间,四人不可能心无旁骛的展开设计工作,通常只能白天收集资料,晚上去图书馆或者教室讨论、计算、设计。

陈东风和杨辉的大涵道比发动机设计任务在经过1天的知识积累后,两人开始了第一次的讨论。

“东风,发动机推力要达到1400N左右,原先的核心机能否胜任?你的外涵道可以占到总推力的多大比例?”杨辉的这个问题是基于Mini2000核心机设计的关键。

对于大涵道比涡扇发动机而言,外涵推力在总推力中起主要作用。外涵道推力计算的准确与否,对于该型发动机性能计算来讲,有着重要的影响。而外涵道推力系数是否准确,直接影响着外涵道推力的计算。

“现在的民用航发外涵道推力占总推力的60%-75%,当然涵道比都是大于4的,而且这些发动机的压气比很大,远大于我们现在核心机的5,一般都是大于20的,有九级轴流压气机。如果我们不改进核心机的话,燃油效率虽然会提高1倍左右但是不能满足长时间的巡航的。美国10年前通用的大涵道比军用航发TF39-GE-1A可以达到8,普惠的民用大涵道比航发JT9D-3为5.4。涵道比的制约很大程度上来自于风扇的重量。如果使用空心风扇的话是有机会达到6左右的。”

“那就是要增加压气机的级数了?离心压气机的效率可不高啊。”

“一般一级离心式压气机的效率在60%-70%之间,2级可以达到9左右,但是效率降低后,可能飞龙的速度会进一步下降,巡航速度可能达到200KM/h左右就已经很好了。除此以外,由于核心机的也需要做一些微调,如燃烧室的体积等。”陈东风把他粗略计算过的数据告诉杨辉。

“东风,飞龙的大涵道比涡扇发动机的动力大部分是来自于内涵道高温高度气体使外涵道低温低速气体膨胀产生的,可以知道外涵道进气量的大小是非常重要的,可见涵道大小的重要性,只有最合适的大小才能发挥出发动机的最佳性能。我们需要进行大量的计算得出最佳的涵道面积比,得出最佳的进气口形状,得出风扇叶片的形状,而且这需要大量的试验数据来验证。”

“由于核心机的压气机有改变,所以基本上要全部重新来一遍了。还是我来负责核心机,你来负责风扇等其他子系统?”陈东风提议。

“那就这么定了,风扇的设计需要配合你的核心机基本参数如出口温度、压力和推力等,其他的子系统基本和以前差别不大,也是要核心机出来后再微调。所以我前期想先跟着你学***机的理论计算方法,帮你做一些计算工作。”

“那,最好不过了,就这么说定了。”陈东风肯定了他的想法。

陈东风还是决定从建立对象的热力学数学模型开始,再结合计算流体力学等对发动机进行优化设计和性能评估。这样不仅可以有效减少发动机的试验费用,避免实际的试验风险,还可以缩短研制周期,降低开发成本。同时,发动机数学模型的应用极为广泛,它是控制、故障诊断、发动机性能分析、发动机控制系统设计的基础。

陈东风的核心机的数学模型方法选择的是部件级数学模型方法。部件级数学模型沿发动机气路流程建立发动机各个部件的气动热力学模型,通过求解部件间平衡方程的形式,使得各部件匹配工作。

根据大涵道比发动机的特点,研究大涵道比涡扇发动机的一些关键建模技术,其中包括:风扇内外涵道分开建模、内外涵道分开排气、增压级部件导叶角建模、外涵通道的反推装置建模等。

陈东风考虑到大涵道比发动机的内部构造极其复杂,作为部件级数值仿真模型不可能反应发动机所有的部件特征。作为真实航空发动机而言,其内部气体流动是三维的,涉及复杂的工程热物理与流体力学知识。不同于他设计Mini2000核心机的情况,由于Mini2000压气比小并且只有单级压气机,而已内部的气体动力学计算可以简化为二维流动,并且忽略复杂的燃烧与传热模型,不考虑雷诺数对特性图的影响。

所谓雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。Re=ρvd/μ,其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数,d为一特征长度。例如流体流过圆形管道,则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流,也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。

现在如果简化内部气体流动模型,那么对于结构复杂的大涵道比发动机而言,会造成部件级数值仿真模型计算数据不准确。经过再三的考虑,陈东风还是决定采用三元流理论来进行设计。

说到三元流动理论就不得不提吴仲华老先生了,1970年在先进压气机国际会议上,与会科学家就把吴仲华创立的“叶轮机械三元流动理论”更明确地定名为“吴氏通用理论”,理论中的基本方程则称为“吴氏方程”。

陈东风已经开始研究三元流动理论了,只是现在还比较生疏,他思来想去,为了加快进度,还是边设计边深入学习三元流理论。

陈东风在和杨辉讨论过后,觉得目前对三元流动理论的掌握还不足以让他们开始进行理论建模。所以他们还是要先进行一段时间对三元流动理论的学习。

所谓三元流动,其含义是指在实际流动中,所有流动参数都是空间坐标系上三个方向变量的函数。其通用理论的中心思想是将叶轮机械内部非常复杂、难以求解的三元(空间)流动,分解为相交的两族相对流面上比较简单的二元(流片)流动,只使用这两族流面就可以很容易地得到三元流场的近似解,同时使用这两族流面进行迭代计算,可以得到三元流动的完整解。

三元流动是透平机械气动热力学的专门问题。最初是航空上为了提高飞机性能,对压缩机的设计不断提出新的技术要求和性能指标,从而使压缩机的第一级由亚音速过渡到超音速。流线的曲率和斜率对气流参数的影响就特别突出,要设计样的叶轮机械就必须突破“沿圆柱表面”流动的束缚,把流线的曲率和斜率考虑进去,同时还要考虑熵和功沿径向的变化。因此,迫切需要建立新的流动模型,把二元流发展到三元流。按三元流动理论设计出既弯又扭的三元叶轮,才能适应气流参数(如速度、压力等)在叶道各个空间点的不同,并使其既能满足大流量、高的级压力比,又具有高的效率和较宽的变工况范围。

好在陈东风他们的飞龙是不需要考虑超音速飞行的,这在让他们可以不用考虑“沿圆柱表面”流动的束缚问题,这大大降低了他们的设计难度。

同类推荐
  • 我的绝色总裁老婆

    我的绝色总裁老婆

    【本书又名《神起地球》】没有人知道他从哪里来,但是见过他真面目的对他只有一个评价,那就是和魔鬼签订过契约的人。外人都称呼他为魔王,可是他自己却知道,他内心多么渴望一份宁静。接受了契约婚礼,奈何老婆冷如冰山,看一个非洲战场上的王,如何在不和谐的家庭里面左右逢源……书友①群:6670230(接近满员)书友②群:4664808(大量空位)
  • 重生之走向平凡

    重生之走向平凡

    罗天带着前世的记忆来到这个世界,这一世是甘于平凡还是选择出人头地,或许这一切都是注定的……
  • 重生始于1990

    重生始于1990

    1990年的夏天苏伟重生了穿着大马裤的青年微微一笑:“再来一次,可能我要的比较多!”
  • 人间滋味那片山与海

    人间滋味那片山与海

    故乡的气息与温存,在不停流淌着的时光里,亘古不变地呆在那,成为了再也无法忘怀的风景线。一位从山村里走出来的平凡女孩,和一位住在沿海城市的矫情男孩,他们在情场与考场上失利,却换来了一场相遇。什么是人间滋味?我想,它大到足以拥抱故乡的山海,也小到可以捧起青春的眼泪。
  • 魔世觉醒

    魔世觉醒

    一位来自异界孤儿的成长历程。拥有无限潜力,创造无尽可能,成为最强!
热门推荐
  • 泪仙梦

    泪仙梦

    绝望中出现的神殿,神秘莫测的法典。在虚幻与现实中来回穿梭,在光明与黑暗中不断转换。孰真孰假?
  • 重生甜妻:首席老公来抱抱

    重生甜妻:首席老公来抱抱

    前世她眼瞎心盲,不仅把最爱她的人推开,还错把仇人当家人,最后落得体无完肤。重生归来,她霸气闹订婚宴,把他从渣女手中抢回来,并决定缠他一辈子。顾笙歌:“君夜离,你是我的男人,休想和别的女人结婚。”他皱眉:“你的男人?我怎么不知道我是你的男人?”她坏笑,踮起脚尖在他脸上轻轻一吻:“现在知道了吗?”
  • 绿肥红瘦

    绿肥红瘦

    医院诊断结果:瘦肉精重度中毒,莱克多巴胺在脏腑积存并造成了严重伤害,已无法救治。小帅妈疯了般撕抓着小帅爹,“你个挨千刀的啊,偷着卖瘦肉精。卖给惠家的猪吃也就罢了,你怎么让自己儿子吃了啊,你个没天良的啊……”小帅爹蹲在地上不说话也不挡躲,只低号着一下又一下捶自己的脑袋。姜老师说,你们别吵了,小帅醒过来了。又对小帅说,有关部门初步认定,是惠双禄非礼于芳菲,发生打斗导致的意外,惠双禄已经被拘留了。
  • 全球文娱巨星

    全球文娱巨星

    他在地铁唱过歌,也在影视中跑过龙套。蹉跎半世依然一无所有。当他意外穿越到另一个平行世界后,让众多优秀歌曲传唱天下,也让众多经典影视热播,长期占据票房和收视率第一。他最终成了乐坛歌神中的歌神,也成了全球影帝中的影帝。他叫程凡,这是一个关于他一步步成为文娱巨星的故事。
  • 羊脂球(经典译林)

    羊脂球(经典译林)

    本书精选法国著名作家莫泊桑的39篇中短篇小说,有《羊脂球》《我的叔叔于勒》《项链》等不朽名篇,内容丰富多彩,结构巧妙动人。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 我的部落有点强

    我的部落有点强

    带着部落冲突游戏系统的李奈穿越到了一个龙与魔法的世界。“野蛮人,上啊!让他们明白什么叫残忍。”“哥布林,臭袜子就不用抢了,我们只要值钱的东西。”“雷电暴君,让他们尝尝雷罚的滋味。”建立了自己部落的李奈只想静静的种田,但一个又一个的麻烦接踵而至。“我也想静静的种田,可实力不允许啊”
  • 杀神女帝

    杀神女帝

    这是一个名叫“纵魂大陆”的大千异界。千邪,荣获“特工007”称号的第七天就华丽丽的挂掉。一朝穿越纵魂大陆,且看如何她奇修练、御美男、杀万兽、驭众神,最后成就了一代女帝傲立万人之上,指点日月乾坤,传为千古神话!……本文美男……美男1号:项小谷,秀美漂亮,单纯好吃,拥有食物系魂器:包子,擅恢复,疗伤。美男2号:令狐春水,魅惑妖美,狡黠多智,拥有战兽系魂器:红狐,擅近身博斗。美男3号:虞飞扬,俊美如玉,优雅温和,拥有辅助系魂器:琴,擅增幅。美男4号:花飒,美若女子,隐忍沉稳,拥有兵器系魂器:剑。美男5号:谪仙,美若谪仙,自恋臭美,拥有的魂器:龙。美男6号:曾书书,丰神俊秀,诚实痴情,拥有魂器:啸风隼。美男7号:秦狂,绝对型男,狂妄不羁,拥有战兽系魂器:虎。美男8号:上官枣枣,阳光圣洁,无敌一根筋,拥有魂器:十二翼天使。美男9号:伞之祁,冷酷飘逸,绝对闷骚,拥有魂器:琉璃伞。美男10号:赫连长风,玉树风流,花花大少,拥有魂器:五彩凝眸蝶。【本文里的玄幻技能,有部分是借鉴三少的斗罗,但只是仅限玄幻技能,特此申明!】推荐湘的玄幻新作:《邪女神》:。请亲们收藏支持,谢谢!
  • 崇拜的爱情

    崇拜的爱情

    不久前,记者玲珑接到一张特快专递送来的请柬,邀请她到长江市参加一场赏花会。整个春天,玲珑接到过无数张这样的请柬,都是赏花邀请,有花市、花典、花会,名目繁多。作为长期在一线采访的记者,她实在抽不出空来,都一一拒绝了。原因只有一个,看花看多了,会疲劳。看人看多了,会不会疲劳呢?人生有三恨,一恨海棠无香,二恨鲥鱼有刺,三恨红楼梦未完。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。