發(fā)動(dòng)機(jī)課程設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算

1、發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算一、熱力計(jì)算的目的對(duì)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程、參數(shù)和部件效率或損失系數(shù)，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)各截面的氣流參數(shù)，獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的單位性能參數(shù)。二、單軸渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)熱力計(jì)算已知條件：飛行條件: 飛行高度h；飛行馬赫數(shù)ma；選定的工作參數(shù): 壓氣機(jī)的增壓比c*；渦輪前燃?xì)饪倻豻3*；各部件的效率和損失系數(shù): 進(jìn)氣道的總壓恢復(fù)系數(shù)i；壓氣機(jī)效率c*；燃燒室的總壓恢復(fù)系數(shù)b；燃燒室的放熱系數(shù)；渦輪效率t*；冷卻空氣系數(shù)vcol；機(jī)械效率m;噴管的總壓恢復(fù)系數(shù)e。結(jié)果輸出：各站位總溫總壓、發(fā)動(dòng)機(jī)推力、單位推力、燃油消耗率1、已知條件（1）發(fā)動(dòng)機(jī)飛行條件 h0; ma0（2）通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的

2、空氣流量 =64kg/s（3）發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù) =8 =1200k（4）各部件效率及損失系數(shù) =1.0 =0.8=1.0 =0.95=0.85 =0.03=0.98 =0.932、計(jì)算步驟（1）計(jì)算進(jìn)氣道出口的氣流參數(shù)（2）計(jì)算壓氣機(jī)出口的氣流參數(shù)（3）計(jì)算燃燒室出口氣流參數(shù) （4）計(jì)算一千克空氣的供油量（油氣比）已知燃燒室進(jìn)口處的總溫和出口處的總溫及燃燒室的放熱系數(shù)，則可以求出加給1kg空氣的供油量f.其中：，、和通過(guò)課后表格插值得到。（5）計(jì)算渦輪出口氣流參數(shù) （6）計(jì)算5站位（噴管出口）氣流參數(shù)判別噴管所處的工作狀態(tài) （7）推力和單位推力的計(jì)算 當(dāng)?shù)匾羲?（8）燃油消耗率的計(jì)算 三、混合

3、排氣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算已知條件：飛行條件: 飛行高度h；飛行馬赫數(shù)ma；選定的工作參數(shù): 高壓壓氣機(jī)的增壓比；風(fēng)扇增壓比；渦輪前燃?xì)饪倻豻3*；涵道比各部件的效率和損失系數(shù)結(jié)果輸出：各站位總溫總壓、單位推力、燃油消耗率1、已知條件（1）設(shè)計(jì)點(diǎn)飛行參數(shù) 飛行 1.6 飛行高度 11 （2）發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程參數(shù) 涵道比 0.4 風(fēng)扇增壓比 3.5 高壓壓氣機(jī)增壓比 4.5 燃燒室出口總溫 1800 （3）預(yù)計(jì)部件效率或損失系數(shù)16進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù) =0.97燃燒室總壓恢復(fù)系數(shù)=0.97外涵氣流總壓恢復(fù)系數(shù)=0.98混合室總壓恢復(fù)系數(shù)=0.97尾噴管總壓恢復(fù)系數(shù)=0.98風(fēng)扇絕熱效率 =0.8

4、68高壓壓氣機(jī)效率 =0.878燃燒效率=0.98高壓渦輪效率=0.89低壓渦輪效率 =0.91高壓軸機(jī)械效率 =0.98低壓軸機(jī)械效率 =0.98功率提取機(jī)械效率 =0.98空氣定熵指數(shù) =1.4燃?xì)舛刂笖?shù) =1.33氣體常數(shù) =燃油低熱值 =冷卻高壓渦輪 =5%冷卻低壓渦輪 =5%飛機(jī)引氣 =1%相對(duì)功率提取系數(shù) =空氣定壓比熱容 =燃?xì)舛▔罕葻崛?=2、計(jì)算步驟定比熱容熱力過(guò)程計(jì)算，主要假定熱力過(guò)程中燃?xì)獾臏囟炔桓?，溫度的變化也不大，因而在整個(gè)熱力過(guò)程中，燃?xì)獾亩▔罕葻崛莺投刂笖?shù)可以認(rèn)為是不變的，用平均熱力性質(zhì)。熱力計(jì)算從0截面逐個(gè)部件依次進(jìn)行，直到9截面，最后計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)。（

5、1）0截面的溫度和壓力（在對(duì)流層）： ， ， 當(dāng)時(shí)（在同溫層）： ， 本例中： 聲速為： 氣流速度為： 0截面的氣流總壓和總溫為： （2）計(jì)算進(jìn)氣道出口總壓和總溫： 進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)可近似估算： 時(shí)， 時(shí)， 本例中 進(jìn)氣道出口總壓和總溫：（3）計(jì)算風(fēng)扇出口總壓和總溫根據(jù)風(fēng)扇增壓比和效率計(jì)算：風(fēng)扇耗功為：（4）計(jì)算高壓壓氣機(jī)出口總壓和總溫根據(jù)高壓壓氣機(jī)的增壓比和效率高壓壓氣機(jī)耗功為：（5）計(jì)算燃燒室出口總壓和總溫（給定）計(jì)算空氣的供油量。已知燃燒室出口處的總溫和出口處的總溫及燃燒室的放熱系數(shù)，根據(jù)燃燒室能量平衡，可寫出：（6）計(jì)算高于渦輪出口總壓和總溫冷卻高壓渦輪的空氣從高壓壓氣機(jī)出口引出，冷

6、卻高壓渦輪導(dǎo)向器，熱力計(jì)算時(shí)假設(shè)冷卻空氣在混合器中與主燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入高壓渦輪轉(zhuǎn)子膨脹作功，因此，應(yīng)先求出混合后的氣流參數(shù)，混合后總壓認(rèn)為等于混合前總壓。流入燃燒室的空氣流量為：流出燃燒室的燃?xì)饬髁?流出高壓渦輪混合器的燃?xì)饬髁扛鶕?jù)混合器能量平衡：高壓渦輪后的氣流參數(shù)要根據(jù)高壓壓氣機(jī)和高壓渦輪的功率平衡來(lái)求：根據(jù)高壓渦輪功求高壓渦輪落壓比：由此可以求出（7）計(jì)算低壓渦輪出口總壓和總溫與高壓渦輪類似，由低壓混合器能量平衡則： 其中：流入低壓渦輪混合器的燃?xì)饬髁苛鞒龅蛪簻u輪混合器的燃?xì)饬髁扛鶕?jù)低壓壓氣機(jī)和低壓渦輪功率平衡：其中：所以 同時(shí)有： 所以： 根據(jù)低壓渦輪功求低壓渦輪落壓比：即： 所以： 從

7、而： （8）計(jì)算混合室出口總壓和總溫流入混合室的燃?xì)饬髁繛椋毫魅牖旌鲜业耐夂諝饬髁繛椋毫鞒龌旌鲜业娜細(xì)饬髁繛椋夯旌鲜疫M(jìn)口涵道比為：混合氣流的定壓比熱容，用質(zhì)量平均值計(jì)算：混合氣流的定熵指數(shù)為：流入混合室的燃?xì)鈳?lái)的能量為：流入混合室的空氣帶來(lái)的能量為：流出混合室的燃?xì)鈳ё叩哪芰繛椋阂虼丝梢缘玫交旌鲜页隹诘娜細(xì)饪倻貫椋焊鶕?jù)混合氣的道爾頓定律，混合室進(jìn)口氣流的總壓為：（是外涵氣流總壓恢復(fù)系數(shù)）混合室出口的總壓為：（9）計(jì)算（不加力時(shí)）尾噴管出口的總壓和總溫假定尾噴管完全膨脹，出口靜壓等于外界大氣壓，尾噴管出口馬赫數(shù)為：尾噴管出口截面靜溫為：尾噴管出口聲速為：排氣速度為：（10）求單位推力和燃油消

8、耗率發(fā)動(dòng)機(jī)的單位推力為：?jiǎn)挝蝗加拖穆适敲啃r(shí)產(chǎn)生單位推力所消耗的燃油質(zhì)量：3、結(jié)果分析 （1）涵道比b涵道比b的影響 由于b增加，所以外涵道空氣流量增加，風(fēng)扇做功增大，渦輪功增加，又t4*不變，落壓比會(huì)上升，t9*、p9*下降，用于加速的噴氣速度v9下降，f是t3*，t4*的函數(shù)，故f不變，b不變，由，fs減小。由于qma增加，所以總推力增加，由于b增加占主導(dǎo)作用，所以sfc下降。（2）渦輪前溫度t4*渦輪前溫度t4*的影響 由于t4*升高，t3*不變，氣流所含能量增高，渦輪功提高，t9*隨t4*的升高而升高，而p9*可以近似認(rèn)為不變，用于噴氣加速的能量增加，v9增加，使得單位推力fs不斷增加。因?yàn)閟fc=3600c*（t4*-t3*）/fs，由于t4*-t3*變大，而fs變化速度相對(duì)較慢，所以sfc呈上升趨勢(shì)。（3）風(fēng)扇增壓比風(fēng)扇增壓比的影響 風(fēng)扇增壓比的升高使得外涵道的出口總溫，總壓上升占主要作用，故v9上升。同時(shí)會(huì)使t3*和p3*上升，假定t4*不變，