CN105574220A - 一种发动机短舱内部阻力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机短舱内部阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对带通气短舱的设计构型进行流场数值计算，获得模拟工况下飞机的全流场数据，要求在构造设计构型数值计算网格时，在通气短舱出口位置定义一剖面，并划分此剖面的插值网格；2)获得所述插值网格上的流场信息，包含密度ρ_i,j、速度v_i,j、静压p_i,j；3)计算通气短舱内部阻力。

Description

一种发动机短舱内部阻力计算方法

技术领域：

本发明提供了飞机气动力学设计试验领域。

背景技术：

目前通气短舱内部阻力通常采用风洞试验方法或规数值计算方法，但是均存在问题。

1)通气短舱内部阻力测量的风洞试验方法：

在风洞试验中，通气短舱内部阻力的测量通常采用测压耙测量出口总压和静压的方法。具体操作为将带有测压探头的耙从通气短舱后方伸入到短舱的出口处，以此获得短舱出口处的气流参数。此种方法的缺点是会对进气道气流会产生一定的干扰，对全机气动力的测量产生影响，同时由于测压探头的数目有限，尤其是测压探头无法测量附面层内的总压损失，造成对流动不均匀性较大的出口气流的参数测量带来较大的误差。

2)通气短舱内部阻力测量的常规数值计算方法：

常规数值计算方法采用物面阻力积分，不能充分计及远场影响和压差阻力损失，量值偏小。

发明内容：

本发明的任务和目的就是提供一种发动机短舱内部阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对带通气短舱的设计构型进行流场数值计算，获得模拟工况下飞机的全流场数据，要求在构造设计构型数值计算网格时，在通气短舱出口位置定义一剖面，并划分此剖面的插值网格；

2)获得所述插值网格上的流场信息，包含密度ρ_i,j、速度v_i,j、静压p_i,j；

3)计算通气短舱内部阻力

规定所述通气短舱出口剖面处的流场信息以数字1来进行标识，远场自由流的流场信息以∞来标识，则估算进气道内部阻力的公式为：

$D_N=\stackrel{\‾}{m}{v}_1-\stackrel{\‾}{m}{v}_{\∞}+S_1({\stackrel{\‾}{p}}_1-p_{\∞})$

$\stackrel{\‾}{m}=\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}\stackrel{\‾}{v}{d}_s,\stackrel{\‾}{m}{v}_1=\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}{\stackrel{\‾}{v}}^2{d}_s,\stackrel{\‾}{m}{v}_{\∞}=v_{\∞}*\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}\stackrel{\‾}{v}{d}_s$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}=({\mathrm{\ρ}}_{i,j}+{\mathrm{\ρ}}_{i+1,j}+{\mathrm{\ρ}}_{i,j+1}+{\mathrm{\ρ}}_{i+1,j+1})/4$

$\stackrel{\‾}{v}=(v_{i,j}+v_{i+1,j}+v_{i,j+1}+v_{i+1,j+1})/4$

式中D_N为通气短舱内部阻力，为流入通气短舱的气流质量，为通气短舱出口处气流动量，为未流入通气短舱前的气流动量，S₁为通气短舱出口剖面面积，为通气短舱出口剖面平均静压，p_∞为自由流静压，由于通气短舱出口剖面上流场的不均匀性，插值截面的动量应以积分的形式给出，为插值网格每小块网格四个角点的密度平均值，为插值网格每小块网格四个角点的速度平均值，d_s为插值网格中每小块的面积。

本发明与常规数值计算方法最大的不同在于，在基于现代数值仿真计算技术的基础上结合了动量定理，并同时补偿了通气短舱进口、出口压力差产生的压差阻力，比常规数值计算方法更进一步。

流场数值仿真技术具有信息丰富、成本低、效率高等优点，本发明充分利用了数值仿真技术的这些优点，突破了现有数值仿真技术软件不能直接提供通气进气道内部阻力的固有缺点，可大大减少风洞试验车次，节约大量研制经费，缩短飞机设计周期。同时，与风洞试验结果相比，本发明估算的进气道内部阻力值相对于风洞试验中利用有限个测量点计算的内部阻力值具有更高的准确性，对风洞试验中进气道内部阻力的测量具有指导意义。

附图说明：

图1为发动机短舱内气流示意图。

具体实施方式：

1、一种发动机短舱内部阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对带通气短舱的设计构型进行流场数值计算，获得模拟工况下飞机的全流场数据，要求在构造设计构型数值计算网格时，在通气短舱出口位置定义一剖面，并划分此剖面的插值网格；

2)获得所述插值网格上的流场信息，包含密度ρ_i,j、速度v_i,j、静压p_i,j；

3)计算通气短舱内部阻力

规定所述通气短舱出口剖面处的流场信息以数字1来进行标识，远场自由流的流场信息以∞来标识，则估算进气道内部阻力的公式为：

$D_N=\stackrel{\‾}{m}{v}_1-\stackrel{\‾}{m}{v}_{\∞}+S_1({\stackrel{\‾}{p}}_1-p_{\∞})$

$\stackrel{\‾}{m}=\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}\stackrel{\‾}{v}{d}_s,\stackrel{\‾}{m}{v}_1=\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}{\stackrel{\‾}{v}}^2{d}_s,\stackrel{\‾}{m}{v}_{\∞}=v_{\∞}*\∫\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}\stackrel{\‾}{v}{d}_s$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\ρ}}=({\mathrm{\ρ}}_{i,j}+{\mathrm{\ρ}}_{i+1,j}+{\mathrm{\ρ}}_{i,j+1}+{\mathrm{\ρ}}_{i+1,j+1})/4$

$\stackrel{\‾}{v}=(v_{i,j}+v_{i+1,j}+v_{i,j+1}+v_{i+1,j+1})/4$

式中D_N为通气短舱内部阻力，为流入通气短舱的气流质量，为通气短舱出口处气流动量，为未流入通气短舱前的气流动量，S₁为通气短舱出口剖面面积，为通气短舱出口剖面平均静压，p_∞为自由流静压，由于通气短舱出口剖面上流场的不均匀性，插值截面的动量应以积分的形式给出，为插值网格每小块网格四个角点的密度平均值，为插值网格每小块网格四个角点的速度平均值，d_s为插值网格中每小块的面积。

Claims (1)

1.一种发动机短舱内部阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对带通气短舱的设计构型进行流场数值计算，获得模拟工况下飞机的全流场数据，要求在构造设计构型数值计算网格时，在通气短舱出口位置定义一剖面，并划分此剖面的插值网格；

2)获得所述插值网格上的流场信息，包含密度ρ_i,j、速度v_i,j、静压p_i,j；

3)计算通气短舱内部阻力

规定所述通气短舱出口剖面处的流场信息以数字1来进行标识，远场自由流的流场信息以∞来标识，则估算进气道内部阻力D_N的公式为：

式中D_N为通气短舱内部阻力，为流入通气短舱的气流质量，为通气短舱出口处气流动量，为未流入通气短舱前的气流动量，S₁为通气短舱出口剖面面积，为通气短舱出口剖面平均静压，p_∞为自由流静压，由于通气短舱出口剖面上流场的不均匀性，插值截面的动量应以积分的形式给出，为插值网格每小块网格四个角点的密度平均值，为插值网格每小块网格四个角点的速度平均值，d_s为插值网格中每小块的面积。