航空发动机气动仿真热物性参数计算方法研究及算例验证文献综述

 2021-10-28 20:46:13

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文 献 综 述1选题的背景及意义航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械,不仅为飞机的飞行提供动力,还是促进航空事业发展的重要推动力,航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步紧密相关[1]。

在设计过程中需要更加精确地获取航空发动机内,特别是压气机、进气道内流体在不同温度、压力条件下的热物性参数,然而在常用的气动仿真软件FLUENT内自带的流体种类并不全面。

湿空气是指含有水蒸气的空气,完全不含水蒸气的空气则称为干空气[2]。

地球上的干空气会随时间、地理位置、海拔、环境污染等因素而产生微小的变化,因干空气的组元和成分通常是一定的,故可以当做一种单一气体[3]。

在压气机实际试验中,当大气环境为雨后湿度较大时,发现在线分析系统的计算结果与湿度较低的干燥大气环境相比有所偏移,经研究发现,湿空气中水分子对压气机的性能影响的主要体现在通过对空气气体常数以及比热比的改变,从而影响压气机试验时测量的流量、折算转速以及效率水平[4],并且流速增大的情况下,湿空气中的水蒸汽有可能会因为相对湿度的增大而凝结成水滴,进而产生更加严重的影响,因此在航空发动机设计中必须要考虑湿空气的影响,然而在FLUENT的流体选项中并没有湿空气,因此,研究湿空气仿真热物性参数计算方法,并编写与FLUENT对接的UDF是目前航空发动机研究设计中亟待解决的课题之一。

2国内外发展及研究现状2.1国外发展及研究现状国外有关湿空气热物理性质计算的研究最早可以追溯到1949年,Goff,J.A.对湿空气的热力学参数进行了标准化,这是可查询到的国外最早对湿空气参数的研究[5]。

在1963年,Mason,E.A.和L.Monchick对湿气体进行了研究,研究内容主要包括了湿气体的状态方程和其迁移性质[6]。

到了1964年,Kestin J.和Whitelaw J.H.测量了1个大气压下空气和水蒸气的混合物,分别在25℃,50℃,75℃,150℃,200℃和250℃下的粘度,这是国外对这类数据的首次测量[7]。

1984年后,随着电脑的普及,和人们对程序设计的学习,湿空气热物性计算已经被许多种程序语言,基于各种各样的平台编译为计算程序,比如Flik,M.I.,M.R.Conde在1986年使用Pascal语言将湿空气热物性计算编写为程序[8]。

如今国外对湿空气热物性的研究集中在推进公式的精确度,2007年,M.Conde Engineering对湿空气热物性参数计算方程进行了总结归纳,并且给出了程序设计图[9]。

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