大涵道比发动机分开式排气喷管气动设计方法，其特征在于：采用参数化设计，以直线段的形式构成喷管气动外形，直线段之间用圆弧光滑连接，具体流程为：用于定义喷管气动设计初始参数并赋值的步骤一；用于按照喷管外形的几何关系求解其它参数并建立数学模型的步骤二；用于生成由步骤一、二参数控制的喷管外形的步骤三；用于检验气动外形是否达到了要求的气动性能的步骤四——如是，则结束设计流程；如否，则返回步骤一重新开始流程。本发明专利技术提供的大涵道比发动机分开式排气喷管气动设计方法，可以快速地设计出一种内外涵喷管流路方案并验证其是否可行能够显著地降低设计周期，保证加工方法简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大涵道比发动机分开式排气喷管气动设计领域。
技术介绍
文献A numerical investigation into the nozzle flow of high by-pass ratioturbofans 提出了用一些参数来表示喷管外形的想法，但它的内涵喷管不是塞式喷管，在此文中并没有给出用这些变量来建立内、外涵喷管的气动外形的数学模型。H.ZIMMERMANN仔细讨论了外涵喷管的气动外形设计，认为外涵喷管的设计原则是在喷管内取得尽可能多的膨胀，因为推力构成中的动量项比压力项能带来更大的推力，并认为图1中的构型"C"外涵喷管的后锥体壁面会有一个局部的压力衰减区，喷气流对外涵喷管后锥体壁面的压力会很小。为了获得最大的推力，需要平衡构型"C"的流道型面和外涵喷管后锥体倾角。构型"C"的外涵喷管后体角是11°。图1是文献中列出的5种外涵喷管结构。H. Zimmermann认为图1中的构型"C"性能最好，原因是构型"C"的外涵喷管后锥体局部会有一个压力"凹陷"区(Depression)，这种结构能让外涵后锥体壁面的静压小，从而外涵出口推力大。这是一种解释。但我们认为构型"C"的性能高的原因是外涵出口的速度场比其它结构外涵出口的速度场均匀(可以对比其它四种结构)，均匀的速度场是和均匀的压力场、均匀的温度场联系在一起的，而出口流场的均匀会导致较大的推力
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，既适合于军用运输机，又适合于民用客机。本专利技术提供一种，采用参数化设计，以直线段的形式构成喷管气动外形，直线段之间用圆弧光滑连接，具体流程为用于定义喷管气动设计初始参数并赋值的步骤一；用于按照喷管外形的几何关系求解其它参数并建立数学模型的步骤用于生成由步骤一、二参数控制的喷管外形的步骤三，喷管外形参见图3;用于检验气动外形是否达到了要求的气动性能的步骤四——如是，则结束设计流程；如否，则返回步骤一重新开始流程。本专利技术提供的，设计时对于外涵喷管在流通截面积上用收敛的形式；内涵喷管采用收敛一扩张的形式。本专利技术提供的，步骤一中的初始参数包括外涵喷管外侧出口倾角、外涵喷管后锥体倾角、外涵喷管出口外侧顶点坐标、内涵喷管后锥体倾角及内涵喷管的喉部面积和出口面积的比值。本专利技术提供的，所述的步骤三为用计算机编程并生成内外涵喷管外形，同时生成一个适合于Gambit处理的jou文件，其中采用的编程软件可以是MATLAB、 VB、 C语言等；所述的步骤四为用Gambit执行步骤三生成的jou文件，生成一个msh文件，用Fluent调用msh文件并计算出这种气动外形是否达到了要求的气动性能。本专利技术提供的，可以快速地设计出一种内外涵喷管流路方案并验证其是否可行能够显著地降低设计周期，保证加工方法简单。附图说明图l不同结构外形的外涵喷管速度分布图2设计流程图3某大涵道比发动机分开式排气喷管几何外形具体实施例方式大涵道比发动机分开式排气喷管设计时采用下面的特征为减少飞行阻力，外涵喷管设计成外部膨胀喷管，在流通截面积上用收敛的形式；内涵喷管被设计成混合膨胀喷管，在流通截面积上采用收敛一扩张的形式。用直线段的形式构成喷管气动外形，直线段之间用圆弧连接。对某大涵道比发动机分开式排气喷管按照如下步骤进行气动设计——具体步骤为定义喷管气动设计初始参数的步骤一,包括外涵喷管外侧出口倾角"3 、外涵喷管后锥体倾角A、外涵喷管出口外侧顶点坐标J、内涵喷管后锥体倾角^及内涵喷管的面积比A9/A8,全部详细参数设置见表1，其中部分参数预先赋值，其余参数根据图3所示的几何关系在直角坐标系中求解表1喷管几何外形参数变量的定义<table>table see original document page 7</column></row><table>及3CVV段和iVA段倒圆弧的半径(预先赋值)，mm及4A^段和AC段倒圆弧的半径(预先赋值)，mm及5O力段和CZ)段倒圆弧的半径(预先赋值)，mm^G段和^段倒圆弧的半径(预先赋值)，mm及7eG段和(^段倒圆弧的半径(预先赋值)，mm外涵喷管出口 A与波峰Al的水平距离(或B点到Bl点的水平距离)， mm(预先赋值)内锥末端截面的半径，即￡/的长度(预先赋值)，mm用于按照喷管外形的几何关系求解其它参数并建立数学模型的步骤 下面对一些重要参数进行求解，求解方式不唯一。以发动机的中心线为横轴，以Op 02连线与发动机中心线交点为原点，建立直角坐标系。首先由A点的坐标，利用外涵喷管的喉部面积(结构上)，确定出B点 的坐标。J点的坐标对短舱设计来说也是一个非常重要的量。X力的大小和 短舱的长度有直接的关系，^的大小能影响到短舱的飞行阻力。经过仔细分析并对照，发现i;的大小在^上下。..........................................")....................................... (2)再利用A、 "3、 A，就可以确定出4、 A的坐标。为使外涵喷管出口 流场均匀，A需要设计成和A相等。yfll = :rfl+Vtan(A)................................. (4)WA....................................... (5)<formula>formula see original document page 8</formula>(6)由5点的坐标、03点的坐标、A可以确定出Z)点的坐标W^kz^.................................... (7)tan(A)^=&3............................................. (8)由D点的坐标和内涵喷管的喉部面积(结构上)，就可以确定出G点的 坐标(O力是水平线段)"&一A .......................................(10)由G点的坐标、&、 A，就可以确定￡、 /两点的坐标.................................... (11)￡ tan").......................................... (12)A-JiT五..........................................(13)K=0 .......................................... (14)内涵喷管为收敛一扩散喷管，zx 段为喉部，收敛喷管的面积比4/4由 设计点状态的落压比确定，但最好不要超过1.07，在这里记为j及。内涵喷管的出口位置C、 //两点坐标现在还没有确定，可以由^/^的 面积比^ 确定。解下面的一元二次方程 (Zc - J^)2(ten 2(A) - t肌2(^》+ (2 . IV tan( / 3)-2.yG.tan(y3)).(^rc—一1).^ =0........................(15)方程式中只有一个未知量j^ 。可以解上述一本文档来自技高网...
【技术保护点】
大涵道比发动机分开式排气喷管气动设计方法，其特征在于：采用参数化设计，以直线段的形式构成喷管气动外形，直线段之间用圆弧光滑连接，具体流程为： 用于定义喷管气动设计初始参数并赋值的步骤一； 用于按照喷管外形的几何关系求解其它参数并建立数学模型的步骤二； 用于生成由步骤一、二参数控制的喷管外形的步骤三； 用于检验气动外形是否达到了要求的气动性能的步骤四－－如是，则结束设计流程；如否，则返回步骤一重新开始流程。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张锦绣，贾东兵，龚正真，叶留增，邵万仁，汪东，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司沈阳发动机设计研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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