摘要：自主发展了基于周向平均方法的航空发动机整机准三维数值仿真方法。基于Navier-Stokes方程,推导了周向平均的准三维通流模型控制方程,针对方程源项传统模型的不足,提出了考虑叶型影响的无黏叶片力模型、基于机器学习的压气机展向分布损失模型和基于理论分析的周向不均匀性模型等,并完成了燃烧室的准三维建模,最终实现了航空发动机整机准三维稳态仿真。利用本文发展的整机周向平均稳态准三维仿真程序CAM完成了WP11涡喷发动机整机仿真,并与俄罗斯S2程序AES-S2的仿真结果进行了对比分析。结果表明,相比于俄罗斯S2程序AES-S2,所发展的周向平均准三维仿真程序CAM仿真精度更高,在WP11整机准三维仿真的设计点计算结果对比中,CAM计算的涡轮流量的误差比AES-S2的计算误差小8%以上,发动机推力误差小16%以上;收敛性更好,CAM计算的涡轮流量的振幅比AES-S2的计算结果的振幅小10%以上,CAM计算的发动机推力的振幅比AES-S2的计算结果的振幅小20%以上。

摘要：采用轴对称方法对带有黏性力的三维Euler方程组进行降维,利用时间推进方法求解,得到适用于航空发动机整机计算的准三维数值仿真软件,并对某涡喷发动机整机进行设计点和非设计点数值模拟。首先,对地面静止状态节流特性进行研究,将计算结果与试验数据对比可知:推力的最大相对误差为-5.1%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+4.8%,相对转速为95%时,单位燃油消耗率最低;其次,获取了飞行马赫数为0.7工况下的高度特性以及飞行高度为3km工况下的速度特性,将计算结果与设计参数对比可知:对于高度特性,推力的最大相对误差为-4.61%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+5%,对于速度特性,推力的最大相对误差为-5.83%,单位燃油消耗率的最大相对误差为+5.92%;再次,分别对压气机/涡轮进行部件模拟,预测了发动机的共同工作线;最后,对发动机设计工况下的流场以及气动参数的展向分布进行了分析。