《渦扇發動機吸入冰晶的融化凍結機理分析及數值模擬》是依託上海交通大學，由董威擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：渦扇發動機吸入冰晶的融化凍結機理分析及數值模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董威
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高空雲層冰晶被渦扇發動機吸入後，會在發動機內流通道部分融化，部分融化的冰晶-水混合相粒子撞擊壓氣機葉片後粘附凍結會引起發動機推力損失，甚至熄火，冰晶在渦扇發動機內部的結冰問題近年來引起研究人員普遍關注。本項目通過理論分析、數值模擬和實驗研究，分析吸入冰晶在渦扇發動機內部的流動換熱行為機理，建立冰晶在壓氣機通道內的運動軌跡計算、冰晶與壓氣機內部氣流的流動換熱計算模型；研究冰晶-水混合相粒子與壓氣機部件的撞擊過程所涉及的力學及熱學行為，構建冰晶-水混合相粒子撞擊的數學模型；分析冰晶-水混合相在部件表面的凍結粘附過程及分離過程存在的流動傳熱問題，構建冰晶結冰及分離數值模擬方法，開發冰晶-水混合相在壓氣機部件表面積冰及分離的數值計算程式。項目研究可以提高對渦扇發動機進氣流道吸入冰晶結冰機理的認識，建立渦扇發動機吸入冰晶粘附凍結數值模擬分析手段，提高渦扇發動機冰晶凍結防護設計水平。
結題摘要
隨著大型渦扇發動機性能的逐漸提高，發動機重量降低，結構尺寸減小，冰晶在渦扇發動機內部結冰進而危害發動機安全運行的問題逐漸引起重視。高空雲層的冰晶被渦扇發動機吸入後，會在發動機內流通道內發生複雜的融化、撞擊、凍結相變物理過程，部分融化的冰晶-水混合相粒子撞擊壓氣機葉片後粘附凍結會引起發動機推力損失，甚至熄火，對飛行安全造成嚴重危害。項目通過理論分析、數值模擬和實驗研究，系統地研究了渦扇發動機吸入冰晶在其內部的流動換熱行為機理，建立了冰晶在壓氣機通道內的運動軌跡計算、冰晶與壓氣機內部氣流的流動換熱計算模型；研究了冰晶-水混合相粒子與壓氣機部件的撞擊過程所涉及的力學及熱學行為，構建了冰晶-水混合相粒子撞擊的數學模型；研究了冰晶-水混合相在部件表面的凍結粘附過程存在的流動傳熱問題，構建了完整的冰晶吸入、運動、融化、撞擊及凍結結凍的數值模型及計算方法，開發了冰晶-水混合相在壓氣機部件表面積冰及分離的數值計算程式。所開發的程式可以結合發動機飛行循環分析程式和發動機內流流場參數總體仿真程式開展三維真實發動機壓氣機葉片通道內冰晶-水混合相粒子軌跡及撞擊計算、冰晶-水混合相粘附凍結熱平衡計算和吸入冰晶的積冰聚集特性及分離特性計算，形成了完整的大涵道渦扇發動機內部冰晶融化凍結預測分析軟體。項目研究提高了渦扇發動機進氣流道吸入冰晶結冰機理的認識和渦扇發動機冰晶凍結預測防護水平。
