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《南京航空航天大学》 2017年
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基于非均匀壁面反弹特性的粒子分离器研究

袁永青  
【摘要】:直升机不可避免地会工作于沙漠、戈壁、海滩等恶劣的工作环境中,此时随空气吸入的砂尘会对直升机发动机性能产生恶劣的影响,为此直升机发动机必须采取有效的进气防护手段。作为一类与发动机进气系统高度融合的防护装置,无旋式惯性粒子分离器在结构重量、气动性能等多个方面具有突出的优势,但其气动性能和砂尘分离性能往往是一对“此消彼长”的参数。为此,本文提出了一种基于非均匀反弹特性的无旋式粒子分离器设计概念,并对其进行了细致的仿真研究,旨在为整体提升粒子分离器的性能提供新思路。首先,本文对一类典型无旋式惯性粒子分离器内部的基本流动特性进行了仿真分析。在此基础上,完成了砂尘运动轨迹的追踪和分类研究,并着重探讨了由壁面反弹主导的大尺度砂尘的三类基本运动模式及其主要特征。而后,对比分析了2024硬铝合金、7020橡胶、45钢以及AM 355高温合金钢四种典型材质平板反弹特性上的异同,并将其分别应用至粒子分离器内,分析获得了不同材质壁面下粒子分离器内砂尘的运动规律。最后,充分利用砂尘在不同材质壁面上反弹特性的差异,对基于局部变壁面反弹特性的砂尘轨迹组织方法展开了探索性研究。结果表明,通过对鼓包迎风面、外壁后端面等关键区域的壁面材质进行设计,可在不降低气动性能的前提下将AC砂和C砂分离效率分别提高7%和24%,故显著改善了砂尘分离性能。最后,结合改变几何设计参数和改变壁面反弹特性两种手段,完成了一种兼顾气动性能和砂尘分离效率的高性能粒子分离器流道方案的设计与分析。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V275.1

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【参考文献】
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