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冲压空气涡轮叶片设计和气动性能数值模拟

姬芬竹 张梦杰 王瑞 王岩 杜发荣

姬芬竹, 张梦杰, 王瑞, 等 . 冲压空气涡轮叶片设计和气动性能数值模拟[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(7): 1387-1394. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0514
引用本文: 姬芬竹, 张梦杰, 王瑞, 等 . 冲压空气涡轮叶片设计和气动性能数值模拟[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(7): 1387-1394. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0514
JI Fenzhu, ZHANG Mengjie, WANG Rui, et al. Blade design and aerodynamic performance numerical simulation on ram air turbine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(7): 1387-1394. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0514(in Chinese)
Citation: JI Fenzhu, ZHANG Mengjie, WANG Rui, et al. Blade design and aerodynamic performance numerical simulation on ram air turbine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(7): 1387-1394. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0514(in Chinese)

冲压空气涡轮叶片设计和气动性能数值模拟

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0514
基金项目: 

国家自然科学基金 51375029

详细信息
    作者简介:

    姬芬竹  女, 博士, 副教授。主要研究方向:新型动力总成与能源系统

    杜发荣  男,硕士,副教授。主要研究方向:叶轮机械气体动力学

    通讯作者:

    杜发荣.E-mail:dfr@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V211.59

Blade design and aerodynamic performance numerical simulation on ram air turbine

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51375029

More Information
  • 摘要:

    冲压空气涡轮(RAT)是飞机应急能源系统的能量提取部件,涡轮叶片设计和气动性能研究是实现风能高效利用的关键。针对某型飞机应急能源系统的功率需求,依据叶素-动量理论设计RAT叶片,采用计算流体力学(CFD)方法以多重旋转坐标系(MRF)模型模拟可变桨距RAT全三维混合流场,研究涡轮输出功率和风能利用系数随来流速度和飞行高度变化特性,分析涡轮叶片上流体压力和流速分布特点。结果表明:RAT输出功率和风能利用系数随来流速度和桨距角而变化,飞行包线内不同飞行高度下RAT具有不同的动力性能;通过调整桨距角可以实现RAT的恒功率输出;整个流场流动状况比较理想,但仍有改进空间。

     

  • 图 1  NACA系列不同翼型升阻比随叶片迎角变化曲线

    Figure 1.  Variation curves of lift drag ratio of different NACA airfoils with attack angle of blade

    图 2  叶片弦长和扭角随径向半径变化曲线

    Figure 2.  Variation curves of blade chord length and twist angle with radial radius

    图 3  RAT涡轮流场网格

    Figure 3.  Grid in turbine flow field of RAT

    图 4  流体区域划分

    Figure 4.  Division of fluid region

    图 5  涡轮风能利用系数随叶尖速比变化曲线

    Figure 5.  Variation curves of rotor power coefficient of turbine with tip speed ratios

    图 6  涡轮输出功率和风能利用系数随桨距角变化曲线

    Figure 6.  Variation curves of turbine output power and rotor power coefficient with pitch angles

    图 7  涡轮输出功率随入流角变化曲线

    Figure 7.  Variation curves of turbine output power with inflow angle

    图 8  叶片压力面和吸力面压力云图

    Figure 8.  Pressure contours of acting surface and suction surface

    图 9  不同来流速度和桨距角下流线图

    Figure 9.  Streamlines at different inflow velocities and pitch angles

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-01
  • 录用日期:  2017-10-13
  • 刊出日期:  2018-07-20

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