分布式电推进系统中涵道风扇耦合效应的试验与数值研究

 

 

 

周芳，王掩刚，王思维，陈延俊，邱亚松

西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710129

西北工业大学航空学院，陕西西安710721

 

摘要：基于分布式电驱动涵道风扇推进系统在气动性能、推进效率和鲁棒性方面具有极大应用潜力，系统中复杂的耦合效应缺乏深入研究和理解。本文应用试验与数值模拟相结合的方式研究了某分布式涵道风扇系统中推进器之间的耦合效应，分析了推进器之间耦合干涉作用的规律与机理，为推动分布式电驱动涵道风扇的飞行器工程应用提供理论基础。研究结果表明：相较于风扇的孤立型布局，分布式布局风扇进口存在速度畸变影响涵道风扇性能，导致推力降低4%；分布式布局中风扇之间的耦合效应等效于风扇两侧存在虚拟且无黏的壁面结构，该虚拟壁面结构会诱发风扇两侧的两对流向涡；机翼-风扇之间的耦合效应表现为机翼的有黏壁面结构，会诱发风扇唇口上方的流动分离以及近机翼侧的一对流向涡；在分布式布局中涵道风扇出现转速下降或失效时，仅会对邻近风扇的性能造成影响，由于边缘风扇失效只有一个邻近风扇摄取失效风扇上游的流量，而中间风扇失效有两个邻近风扇用于摄取流量，边缘风扇失效对流动的影响高于中间风扇。