考虑壁面材质影响下的粒子分离器流道综合优化设计

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• 论文作者：袁永青 ; 谭慧俊 ; 陈昊
• 年：2016
• 作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院学院内流研究中心;
• 论文关键词：粒子分离器 ; 劈尖位置 ; 壁面反弹系数 ; 砂尘分离效率 ; 数值模拟
• 会议召开时间：2016-10-20
• 会议录名称：第九届全国流体力学学术会议论文摘要集
• 语种：中文
• 分类号：V275.1
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第九届全国流体力学学术会议
• 会议地点：中国江苏南京
• 主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：39k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

无旋式整体式惯性粒子分离器是一类先进的直升机进气防护装置。为了得到一种低总压损失、高分砂效率的粒子分离器,本文结合几何修型和局部壁面反弹系数调整两种手段,对一类典型的无旋式整体式惯性粒子分离器进行了优化设计研究。首先,本文对壁面材料为退火的2024硬铝合金的粒子分离器IPS01的内部流动特性进行了计算和分析。以此为基础,在几何尺寸允许的前提下,将分离器劈尖位置向扫气流道下游方向平移0.4R(R为主流道出口内径)的距离,得到新模型IPS02。计算发现,在核心流道出口马赫数0.48、扫气比20%的典型流动状态下,与基准模型IPS01相比,IPS02的总压恢复系数增大了0.25%。与此同时,AC砂的分离效率由90.39%下降至82.75%,C砂的分离效率则由98.93%下降至73.98%。为了弥补因移动劈尖所带来的分砂效率的损失,在对砂尘在2024AL,合金和AM 355合金钢这两种材料上的基本反弹特性研究的基础上,计算与追踪了砂尘在粒子分离器中的运动轨迹。充分利用砂尘在AM 355合金钢上的独特运动特性,对粒子分离器局部壁面反弹系数进行了调节,获得了一种新型的粒子分离器IPS03。IPS03与IPS02相比,AC砂和C砂的分离效率分别提高至88.88%和98.91%。该种设计得到的粒子分离器IPS03与基准模型IPS01相比,达到在增大总压恢复系数的同时,不降低对砂尘的分砂效率的目的。这种新型的调节方式可为高效粒子分离器的设计工作提供了新的思路。

引文