不规则砂尘的气动力特性研究
惯性式粒子分离器作为直升机在砂尘环境下的进气防护装置,对延长涡轴发动机的使用寿命至关重要。在以往的粒子分离器设计过程中,往往将砂尘颗粒简化为理想圆球,或者使用经验公式求解砂尘的阻力系数,而这些经验公式存在着很大误差。
为了能够更为准确得预测砂尘轨迹,本文着眼于自然界中有着不规则形貌的砂尘颗粒,研究砂尘颗粒在不同流场条件下的受力。首先,使用激光衍射法测定了美军标测试砂AC砂与C砂的粒径分布,结合粒子分离器流道内的速度分布,估算出了粒子分离器内砂尘运动的雷诺数范围。
根据粒径分布曲线,AC砂的主要粒径分布范围为30~100um,C砂粒径分布范围为140~400um。使用显微图像法分析了砂尘颗粒的投影截面,使用形状因子圆度与长宽比描述砂尘的形貌特征。
结果表明,砂尘颗粒的形状明显区别于理想圆球,砂尘多为棱角明显的非规则颗粒。根据观察到的投影形状,结合高度方向上的假设,本文给出了几种简化的砂尘模型。
其次,对上文给出的几种简化几何模型的绕流流场进行数值仿真研究,研究了它们在不同雷诺数、不同攻角下的绕流流场,并计算了相应的阻力系数。不同形状的颗粒阻力系数随雷诺数变化的 ...