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跨音压气机机匣冷却流动控制方法研究汇报人：2024-01-14

引言跨音压气机机匣冷却流动控制原理机匣冷却流动控制方法机匣冷却流动控制实验研究机匣冷却流动控制数值模拟研究机匣冷却流动控制优化研究结论与展望

引言01

跨音压气机是现代航空发动机的关键部件之一，其性能直接影响发动机的整体性能。机匣是跨音压气机的核心部件，其冷却效果对压气机的稳定性和寿命具有重要影响。流动控制方法是提高机匣冷却效果的有效手段，对于提高跨音压气机的性能和可靠性具有重要意义。研究背景和意义

国内外研究现状及发展趋势国内研究现状国内在跨音压气机机匣冷却流动控制方法方面取得了一定的研究成果，但相对于国际先进水平仍存在一定差距。国外研究现状国外在跨音压气机机匣冷却流动控制方法方面研究较为深入，已经形成了较为完善的理论体系和技术方法。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，跨音压气机机匣冷却流动控制方法的研究将更加注重精细化、智能化和高效化。

研究内容本研究旨在通过理论分析、数值模拟和实验研究等方法，探究跨音压气机机匣冷却流动控制方法的机理和规律，提出有效的流动控制策略，为跨音压气机的设计和优化提供理论支撑和技术指导。研究方法本研究将采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，具体包括：建立跨音压气机机匣冷却流动的数学模型，进行数值模拟分析；搭建跨音压气机机匣冷却流动实验平台，开展实验研究；综合运用理论、数值和实验结果，提出有效的流动控制策略。研究内容和方法

跨音压气机机匣冷却流动控制原理02

跨音压气机通过旋转的叶片对气流进行压缩，提高气流的压力和温度。压缩过程流动特性性能参数在跨音速范围内，气流的流动特性变得复杂，出现激波、边界层分离等现象。评价跨音压气机性能的主要参数包括压缩比、效率、流量等。030201跨音压气机工作原理

为了保证压气机的正常工作，需要对机匣进行冷却，以防止热负荷过高导致机匣变形或破裂。机匣冷却通过改变机匣内部的流动状态，可以控制冷却效果，提高冷却效率。流动控制常见的机匣冷却流动控制手段包括改变冷却剂流量、调整冷却剂温度、改变冷却剂喷射角度等。控制手段机匣冷却流动控制原理

控制方程描述跨音压气机和机匣冷却流动的数学模型主要包括连续性方程、动量方程和能量方程。数值方法为了求解这些控制方程，需要采用适当的数值方法，如有限体积法、有限元法、有限差分法等。计算流程数值计算的流程通常包括前处理、求解和后处理三个步骤，其中前处理包括建立几何模型、划分网格等，求解过程则是通过迭代计算得到数值解，后处理则是对计算结果进行可视化处理和数据分析。控制方程和数值方法

机匣冷却流动控制方法03

通过改变机匣内壁面的形状，增加肋片或凸台来引导冷却流体的流动，提高冷却效率。肋片/凸台在机匣内布置扰流柱，使冷却流体产生涡旋，增强流体与机匣内壁面的换热。扰流柱在机匣内壁面上开设气膜孔，使冷却流体通过气膜孔流出，形成一层保护性的气膜，减少高温燃气对机匣的热冲击。气膜孔被动控制方法

脉动流控制利用脉动发生器产生脉动流，使冷却流体在机匣内产生周期性的振荡，增强换热效果。射流控制通过向机匣内喷射冷却流体，改变流体的流动状态，提高冷却效率。电磁控制通过电磁场对冷却流体的流动进行控制，改变流体的流动路径和速度分布，提高冷却效率。主动控制方法

被动-主动联合控制将被动控制方法和主动控制方法相结合，充分利用各自的优势，实现更高效的冷却效果。多级控制采用多级控制策略，对冷却流体进行逐级降温和加速，提高冷却效率并降低能耗。智能控制利用先进的传感器和算法对冷却流体的流动进行实时监测和控制，实现自适应的冷却效果。混合控制方法

机匣冷却流动控制实验研究04

包括跨音压气机、冷却系统、测量与控制系统等。实验装置采用先进的温度、压力和流量传感器，对机匣内部的冷却流动进行精确测量。测量技术实验装置和测量技术

通过实验数据，分析不同冷却流动控制策略对机匣冷却效果的影响。冷却效果研究冷却剂在机匣内部的流动特性，包括速度分布、压力分布等。流动特性实验结果和分析

实验误差和不确定性分析误差来源分析实验过程中可能产生的误差来源，如传感器精度、环境因素等。不确定性分析采用统计学方法，对实验数据进行不确定性分析，评估结果的可靠性。

机匣冷却流动控制数值模拟研究05

123基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程和能量方程，考虑湍流效应，建立跨音压气机机匣冷却流动的数值模型。数值模型采用有限体积法对控制方程进行离散，运用SIMPLE算法处理压力和速度耦合，湍流模型选择标准k-ε模型或SSTk-ω模型。计算方法对计算域进行高质量的网格划分，特别关注机匣附近的网格加密处理，以准确捕捉冷却流动的细节。网格划分数值模型和计算方法

03流动控制策略探讨基于模拟结果，探讨不同流动控制策略对机匣冷却流动的