[发明专利]适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法

说明书

本发明公开适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法，属于变循环发动机技术领域，通过计算分流段型面的关键截面面积确定各关键截面的位置坐标，选定分流段型面的变化规律，生成内涵道型面和外涵道型面；内涵道型面连接分流段的进口和内涵道的出口，外涵道型面入口截取于内涵道。本发明科学合理，使用安全方便，解决了大涵道比变化范围的分流段型面设计难点，使分流段内外涵气流在全工况范围内均能保持较好的气动性能，为变循环发动机分流段的设计提供方法和思路；使用不同的分流段型面变化规律控制分流段型面，保证了分流段型面光滑，提高了设计分流段型面的质量和效率，也降低了人工设计曲线的工作量。

技术领域

本发明涉及变循环发动机技术领域，具体是适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法。

背景技术

航空发动机包括自适应循环发动机，主要通过调节涵道比等循环参数来实现变循环，使发动机在各种工作状态下都具有良好的性能。在自适应循环发动机的设计与研发中，拥有大涵道比调节范围的分流段是变循环发动机中关键的管流部件，其气动构型的好坏影响着整个发动机的性能，如何设计性能较好的分流段型面成为自适应循环发动机研制任务中的重要一环。分流段的型面对其流场情况与气动性能的影响较大，在研究分流段的气动设计与型面优化的过程中，需要设计很多的构型与型面进行仿真计算，人工设计的工作量巨大，设计效率低。所以，人们需要适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法来解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术，提供适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法解决人工设计效率低的问题。

技术方案：本发明所述适应宽涵道比变化范围的分流段气动型面快速设计方法，用于参数化表达分流段型面并根据其变化规律得到分流段型面曲线，包括以下步骤：

S10、计算分流段型面的关键截面面积，包括分流段进口面积、内涵道出口面积和外涵出口面积，由此确定各关键截面的位置坐标；

S20、确定分流段型面的变化规律，包括内涵道型面的中心线变化规律和面积变化规律，以及外涵道型面中心线角度变化规律和面积变化规律；

S30、输入各分流段关键截面的位置坐标参数，并选定分流段型面变化规律，生成内涵道型面和外涵道型面；内涵道型面连接分流段的进口和内涵道的出口，外涵道型面入口截取于内涵道。

优选的，所述S10包括以下步骤：

S1001、根据马赫数计算分流段进口面积，根据分流段进口面积和几何限制条件确定分流段进口的位置坐标：

其中，A_in是分流段进口面积，G_np-in是分流道进口换算流量，K是流量系数，q(M)_in是分流段进口流量函数；R₁是分流段进口外径，R₂是分流段进口内径；

S1002、根据涵道比变化范围，确定分流段型面的涵道比最小值，得到内涵道最大通流流量，结合内涵道最大马赫数得到内涵道出口面积，根据内涵道出口面积和几何限制条件确定内涵道出口的位置坐标：

A_out1＝π(R₃²-R₄²)

其中，A_out1是内涵道出口面积，B_min是分流段型面的涵道比最小值，q(M)_oute是内涵道出口流量函数，是内涵道总压恢复系数，是内涵道出口总压，是分流段进口总压；R₃是内涵道出口外径，R₄是内涵道出口内径；