CFD直升机动力舱的热特性分析(2)
1.2 研究现状
1.3 本文的主要工作内容
通过查阅文献可以知道，过去对直升机动力舱热特性的分析主要是对动力舱外表面的温度场和流场来研究动力舱的红外辐射特性，以及红外抑制器的设计，对动力舱内部流场和温度场的研究却很少。动力舱大部分热量的来源是动力舱内部的发动机所产生的热量，包括发动机各表面的散热和高温排气带出的热量，因此对动力舱内部各部件温度场和流场的分析十分重要。本文主要是完成对动力舱内部流场和温度场的模拟仿真计算，首先分析冷却气流进气口位置、进气速度的改变对动力舱内部部件冷却性能的影响，其次分析在发动机排气管处加设整流罩对高温排气的引射冷却作用。本文的亮点在于通过改变冷却气流进气位置、进气速度来专注研究发动机散热表面的三文流场和温度场，并分析加设引射器对动力舱内流场和温度场的影响。提出最有利于发动机散热表面冷却的措施。为直升机动力舱冷却系统的优化设计提供基础理论支持。因此，本文的主要工作内容是：
1）查阅相关文献了解目前对直升机动力场温度场和流场的研究现状和方法；
2）采用Solidworks软件中凸台拉伸、旋转、拉伸剪切等方法建立直升机动力舱的三文简化物理模型，生成IGES文件；
3）将IGES文件导入到ICEM CFD中，并对动力舱的简化模型进行网格划分，生成mesh文件；
4）将mesh文件导入到FLUENT中，利用FLUENT软件，对动力舱内部的流场和温度场进行数值模拟；
5）模拟计算改变进气速度、进气位置时动力舱内部流场和温度场的分布，以及比较加设引射器以后对动力舱内温度场和流场的影响；
6）分析和对比数值模拟计算的结果。
2. 直升机动力舱物理模型和数学计算模型
2.1 物理模型
直升机动力舱内结构复杂，附件比较繁琐。特别是发动机附件[27]由滑油箱、滑油泵、燃油增压泵、散热器、泵调节器、鼓风机、油路以及各种用于测试的传感器组成，这些附件的排列位置非常紧密。几乎不可能精确的计算动力舱内的三文流场和温度场。因此在对直升机动力舱进行建模时，必须对其内部结构进行适当的简化，将动力舱内的一些对数值模拟计算结果影响不大并且结构复杂难辨的附件省略，同时将一些结构相似排列紧密的附件看做一个整体，忽略这些附件结构之间的差异性，应用SolidWorks构建动力舱简化的物理模型。图2-1为动力舱内部部件简化的结构简图，发动机排气管、涡轮、燃烧室位于动力舱左侧。冷却气流从动力舱出口处流出后进入到动力舱外的空气中，因此在建模时，还需要考虑动力舱的外流场。