航空发动机课设答辩

航空发动机课程设计涡轮风扇发动机总体性能方案和截面参数设计班级：0211100学号：姓名：指导教师：时间：目录TOC\o"1-3"\h\z\u19501.课设目的 3116322.基本参数 322833.截面参数计算 4157633.1进气道出口截面气流计算 41303.2风扇出口气流参数计算 4129073.2.1风扇外涵出口 451813.2.2风扇内涵出口 543673.3高压压气机出口气流参数计算 5227713.4燃烧室出口气流参数计算 558023.5高压涡轮出口气流参数计算 6276583.6低压涡轮出口气流参数计算 651993.7掺混器出口气流参数计算 7262453.8喷管出口气流参数计算 85773.8.1采用收敛喷管： 8239713.8.2采用拉瓦尔喷管： 8201373.9.空气流量与耗油率计算 913513.10.发动机流道流量与面积计算 9191523.11.发动机气动参数汇总 10273244.发动机内外径和叶轮机通道形式设计 10295265.发动机转速计算 12129546.压气机压比和燃烧室温度对性能和结构强度的影响 12294447.参考文献： 131.课设目的 1)加深理解已学的各门专业课程，尤其是《航空发动机原理》； 2)培养工程设计意识和实践工作能力。2.基本参数 进口为标准大气状态，地面台架状态，给定推力，进气道总压恢复系数0.98。风扇外涵压比2.4，效率0.9；内涵压比2.，效率0.9。高压压气机压比18，效率0.8。燃烧效率0.99，燃烧室总压恢复系数0.89，燃烧室温度1500K。高压涡轮效率0.95，低压涡轮效率0.95。喷管总压恢复系数0.98。风扇进口M=0.55~0.65，压气机进口M=0.4~0.6，出口M<0.35； 涡轮进口M<0.2，末级出口M<0.55（一般0.3）。叶尖相对马赫数风扇进口1.4~1.8，压气机进口0.9~1.3，涡轮<0.7。总体条件大气压力Pa101325大气静温K288.15飞行马赫数0流量附件功率(高压)1000Cp1004g1.4K0.04042R287.1Cp'1160.7g'1.33K'0.03968R'288高压涡轮机械效率nmh0.99低压涡轮机械效率nml0.99表1总体条件部件输入参数进气道总压恢复系数0.98风扇外涵压比外涵效率涵道比2.40.91.2内涵压比内涵效率20.9进口马赫数出口马赫数叶尖相对马赫数0.60.5压气机压比效率180.8进口马赫数出口马赫数叶尖相对马赫数0.50.3燃烧室总压恢复系数燃烧效率总温0.890.991500高压涡轮效率涡轮冷却流量比进口马赫数0.950.10.19低压压涡轮效率进口马赫数出口马赫数0.950.250.3掺混器总压掺混损失系数0.9喷管总压恢复系数0.98表2部件输入参数3.截面参数计算3.1进气道出口截面气流计算Kpa3.2风扇出口气流参数计算3.2.1风扇外涵出口风扇外涵出口总压=238316.4pa风扇外涵出口总温风扇外涵功=91457.8w3.2.2风扇内涵出口风扇内涵出口总压=198597pa风扇内涵出口总温=358.3K风扇内涵功=70478.0w3.3高压压气机出口气流参数计算高压压气机出口压力=3574746pa高压压气机出口总温=934.2K高压压气机功=578187.2w3.4燃烧室出口气流参数计算 燃烧室出口压力：=3181523.9pa油气比：=0.0168=0.01523.5高压涡轮出口气流参数计算高压涡轮功：=639272.2w高压涡轮落压比：=7.2高压涡轮出口总压：=444078.4pa高压涡轮出口总温：=949.2K与冷却气掺混后总温：==947.9K3.6低压涡轮出口气流参数计算低压涡轮功：=179329.8w低压涡轮膨胀比：=2.1低压涡轮出口总压：=207977.8pa低压涡轮出口总温：=793.4K3.7掺混器出口气流参数计算进口处内涵气流总压：进口处内涵气流总温：进口处外涵气流总压：进口处外涵气流总温：混合进口平均总压：混合出口平均总压：=201971.6pa混合出口平均总温：=584.03K喷管出口总温：=584.03K喷管出口总压：=197932.1pa3.8喷管出口气流参数计算3.8.1采用收敛喷管：由于，故喷管处于超临界状态。喷管出口速度为：=438m/s喷管出口静温为：=494.6K喷管出口静压为：=106990.3pa单位推力为:=452.6N/kg3.8.2采用拉瓦尔喷管：喷管出口速度为：=455.6m/s喷管出口静温为：喷管出口静压为：单位推力为: 单位推力两者差距不大，故两者流量也基本没有差别；且喷管状态不影响喷管前热力学参数。考虑到拉瓦尔喷管结构比收敛喷管大大增加了结构的复杂性，因此采用收敛喷管。3.9.空气流量与耗油率计算空气流量为：=75.07kg耗油率：=0.054N/(kg*h)3.10.发动机流道流量与面积计算由涵道比和油气比可以确定进气道进口、风扇进口、风扇外涵出口、风扇内涵出口、高压压气机出口、燃烧室出口、高压涡轮出口、低压涡轮出口、喷管吼道、喷管出口的流量分别为：75.07、75.07、40.94、34.12、34.12、31.18、34.59、40.95、75.54、75.54kg。由流量公式：变化得：代入数据分别计算得：进气道进口、风扇进口、风扇外涵出口、风扇内涵出口、高压压气机出口、燃烧室出口、高压涡轮出口、低压涡轮出口、喷管吼道、喷管出口的面积分别为0.3773、0.3773、0.1109、0.1078、0.0147、0.0296、0.1443、0.2828、0.2324、0.2324kg。3.11.发动机气动参数汇总截面流量总温总压面积Lambda数q(l)进气道进口75.07146287288.151013250.37725461500风扇进口75.07146287288.1599298.50.3772546150.6348110540.841609506风扇外涵出口40.94807066379.2433887238316.40.1109165540.5345224840.746355685风扇内涵出口34.12339221358.34817261985970.1078176740.5345224840.746355685高压气机出口34.12339221934.231859535747460.0146898170.3257151720.491384733燃烧室出口31.1766890415003181523.940.0295760530.207387250.323391461高压涡轮出口34.58902826947.9399022444078.47580.1443299280.2721655270.418736658低压涡轮出口40.94807066793.4384823207977.80360.2828136050.3257151720.494198162掺混器出口75.53709892584.0378717201971.5764*********************喷管吼道*********************0.23243033711喷管出口75.53709892584.0378717197932.14490.23243033711表3.发动机流道截面参数计算结果风扇总功率/w6150000.286压气机总功率/w19729709.34供油量/kg0.517373388高压涡轮进口温度/k1500高压涡轮压比7.164328184低压涡轮压比2.135220529喷管出口马赫数1喷管出口静温/k501.318118喷管出口速度/m/s438.2072984推力/N34000耗油率/(kg/(Nh))0.054780712表4.发动机性能参数4.发动机内外径和叶轮机通道形式设计根据3.10.计算结果进气道进口、风扇进口、风扇外涵出口、风扇内涵出口、高压压气机出口、燃烧室出口、高压涡轮出口、低压涡轮出口、喷管吼道、喷管出口的面积分别为0.3773、0.3773、0.1109、0.1078、0.0147、0.0296、0.1443、0.2828、0.2324、0.2324kg。流道设计采用等外径设计，取外机匣半径为0.4m，内涵道机匣半径为0.353m.。带入数据依次计算出各流道半径为：截面面积大径小径进气道进口0.3772546150.40.199637717风扇进口0.3772546150.40.199637717风扇外涵出口0.1109165540.40.353095252风扇内涵出口0.1078176740.3530952520.300565164高压压气机出口0.0146898170.3530952520.346407233燃烧室出口0.0295760530.3530952520.339495407高压涡轮出口0.1443299280.3530952520.280555363低压涡轮出口0.2828136050.3530952520.186032872喷管吼道0.2324303370.27207058喷管出口0.2324303370.27207058表5.发动机几何参数根据计算结果画发动机流道如下图所示：图1.发动机流道图示5.发动机转速计算根据相关设计手册资料风扇进口M=0.55~0.65，压气机进口M=0.4~0.6，出口M<0.35；涡轮进口M<0.2，末级出口M<0.55（一般0.3）。叶尖相对马赫数风扇进口1.4~1.8，压气机进口0.9~1.3，涡轮<0.7。取风扇进口、压气机进口、高压涡轮进口、低压涡轮进口的马赫依次为：0.6、0.5、0.19、0.25。叶尖相对马赫数依次为：1.402、1.2