本发明专利技术属于发动机侧风试验技术领域，尤其涉及侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法。该方法包括：S1，测试轴流式风源在不同转速、后方不同位置的速度场；轴流式风源用于模拟真实使用环境下的侧风风源；S2，建立轴流式风源计算模型，计算与S1试验相同条件下速度场；S3，利用实测速度场中有限个速度点修正轴流式风源计算模型；S4，依据真实使用环境下的侧风风速和风向、修正后后轴流式风源计算模型，建立满足发动机侧风试验流场数据库。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机侧风试验，尤其涉及侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法。
技术介绍
1、侧风是指与某一方向或与行进方向有正交分量的风。侧风会改变航空发动机进气流场，使发动机进气道总压畸变增大，严重时会是发动机喘振。发动机进气道是指从进气道入口到发动机入口，为发动机提供高品质空气流量的装置，是整个飞机进气系统设计的关键。进气道流场受到多重因素的影响，如工作环境、发动机安装位置与安装方式、工作状态等共同作用。当发动机在地面侧风工况下运行时，侧风的影响会引起进气道进气分离或进气畸变，在飞机停在地面或者离地面足够近的情况下(飞机静转，滑行和起飞)，地面效应还会使进气道和地面之间产生强度比较大的旋涡(地面吸入涡)，降低发动机的稳定性能，严重的会引发风扇或者核心机的失速，使风扇或发动机发生振动，减小发动机的喘振裕度，同时地面吸入涡会使发动机吸入外界固体或者灰尘，损害风扇叶片，腐蚀压气机叶片，并降低涡轮冷却性能。
2、由于大气条件变化，试验中无法控制大气的来流速度和来流方向，给发动机侧风试验带来不便。通过会在飞行前开展发动机的侧风试验，降低发动机在实际侧风条件下的风险，掌握侧风环境下发动机工作能力包线，为发动机装机使用提供支撑。
3、通过对轴流式风源尾流场的模拟，可以快速计算各侧风工况点的流场数据库，避免了实际环境中无法出现所需要侧风条件而导致数据库不完整的缺点。通过试验数据的校准，仿真模型计算结果满足精度要求，计算周期短，效率高，可以获得完整的侧风试验数据，为发动机侧风试验提供支撑。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：为通过建立试验数据修正后的轴流式风源计算模型，获取各侧风工况点的流场数据库，为发动机侧风试验提供支持。
2、本专利技术专利的技术方案是：
3、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。
4、一种侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，所述方法包括：
5、s1，测试轴流式风源在不同转速、后方不同位置的速度场；轴流式风源用于模拟真实使用环境下的侧风风源；
6、s2，建立轴流式风源计算模型，计算与s1试验相同条件下速度场；
7、s3，利用实测速度场中有限个速度点修正轴流式风源计算模型；
8、s4，依据真实使用环境下的侧风风速和风向、修正后后轴流式风源计算模型，建立满足发动机侧风试验流场数据库。
9、所述轴流式风源尾流场测量及数值模拟场景包括轴流式风源、尾流测量装置、仿真模型。
10、s1具体为：
11、s11：采用尾部气流测量装置测量轴流式风源不同状态条件下、不同位置的流场数据；
12、s12：根据发动机尾部气流测量试验结果，整理相关数据，建立作为风源的流场数据库。
13、s2具体为：
14、s21，建立轴流式风源三维几何模型；
15、s22，采用几何光顺、修型、填补漏洞的方式，对三维几何模型进行修整，生成可用于网格划分的三维几何模型；
16、s23，根据可用于网格划分的三维几何模型对风机叶片进行结构化建模，得到网格模型；
17、s24，设置与试验相同的风源状态，对网格模型开展计算；
18、s25，从计算结果中提取与试验相同位置处的流场数据。
19、s22具体为：
20、保留风机叶片支撑结构主体，对电机外形做光顺处理，删除管路及其他附件；忽略试验件设计、加工、装配、安装引起的表面缝隙、凸台。
21、6、根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，s23具体为：
22、(a)选择风机叶片和电机沿周向按叶片数量进行等分，选择风机叶片的某一桨叶生成o型网格拓扑结构；在icem平台中对该桨叶表面做辅助点、线，将o型网格拓扑结构上的顶点关联到三维几何模型对应的顶点上，将o型网格拓扑结构上的边edge与三维几何模型对应曲线进行关联；
23、(b)对网格模型中风机叶片壁面网格采用壁面函数法处理，将近壁面第一层网格节点置于湍流核心区内，在湍流核心区内采用经验函数进行处理；叶片表面法向第一层高度相比桨叶平均弦长的量级在10-5，边界层网格增长率为1.5，共12层网格；最后，进行网格节点的设置，加密边界层网格，生成可用于计算的桨叶模型；
24、(c)选择电机顶点作为旋转中心点，轴线作为旋转中心线；对风机叶片拓扑结构进行周向旋转、复制，形成完整的轴流式风源拓扑模型，进而生成轴流式风源的计算模型。
25、s3具体为：
26、s31，将仿真模型计算的尾流场数据与试验进行对比；
27、s32，当轴流式风源后方的速度测量误差大于工程精度要求5％-7％，则优化计算模型，直到计算精度满足要求。
28、s4具体为：
29、s41，仿真模型计算中，远场条件设置不同的大气侧风风速、风向，模拟真实使用环境下的侧风风速和风向；
30、s42，设置轴流式风源的不同转速，模拟不同状态下轴流式风源的尾流场；
31、s43，耦合真实使用环境下的侧风和轴流式风源，计算真实使用环境耦合轴流式风源转速下的尾流场速度；
32、s44，调整侧风风速、风向、轴流式风源转速，统计不同状态下的尾流场数据，进而建立带侧风影响的轴流式风源的流场数据库。
33、本专利技术的优点：经过试验数据修正后的轴流式风源仿真模型精度满足工程要求，且可以快速计算更大范围内由风源状态、侧风速度影响下的轴流式风源后方速度范围，所需试验周期短，效率高，该方法为航空发动机地面侧风试验提供支持。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，所述轴流式风源尾流场测量及数值模拟场景包括轴流式风源、尾流测量装置、仿真模型。
3.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S1具体为：
4.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S2具体为：
5.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S22具体为：
6.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S23具体为：
7.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S3具体为：
8.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，S4具体为：
【技术特征摘要】
1.一种侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，所述轴流式风源尾流场测量及数值模拟场景包括轴流式风源、尾流测量装置、仿真模型。
3.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在于，s1具体为：
4.根据权利要求1所述的侧风影响下的轴流式风源的尾流场测量及数值模拟方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王定奇，魏建新，刘鹏，冯钦，张创，
申请(专利权)人：中国飞行试验研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。