Визначення закономірностей впливу кількості лопатей закапотованого і відкритого гвинтовентилятора на тягу гвинтовентилятора
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.275983Ключові слова:
кількість лопатей, закапотований гвинтовентилятор, лопать гвинтовентилятора, тяга гвинтовентилятора, коефіцієнт корисної дії, відкритий гвинтовентилятор, моделювання течії, авіаційний двигунАнотація
Ефективність авіаційного двигуна оцінюється багатьма параметрами, одним із яких є сила тяги. Підвищення ефективності авіаційних двигунів є важливою проблемою двигунобудування. Залишаються до кінця не визначеними питання щодо впливу кількості лопатей на зміну тяги закапотованого і відкритого гвинтовентилятора. В роботі об’єктом дослідження є гвинтовентилятор. Досліджувалось 3 варіанти гвинтовентилятора з 8, 10 та 12 лопатями. Дослідження проводилось методом чисельного експерименту. Метою роботи є розробка рекомендацій щодо вибору кількості лопатей закапотованого і відкритого гвинтовентилятора для двигунів з надвеликим ступенем двоконтурності. Це дасть можливість підвищити ефективність авіаційного двигуна з гвинтовентилятором. Проведені дослідження показали, що кількість лопатей гвинтовентилятора суттєвого впливає на силу тяги, що він створює, та ККД. При збільшенні лопатей закапотованого гвинтовентилятора з 8 до 12 сила тяги зростає до 38 %. При збільшенні лопатей відкритого гвинтовентилятора з 8 до 12 сила тяги зростає до 36,9 %. Збільшення лопатей з 8 до 12 в закапотованому гвинтовентиляторі приводить до підвищення ефективності гвинтовентилятора, ККД зростає на 2,4–5,7 %. При обтіканні відкритого гвинтовентилятора можна відмітити особливість, що має місце при обтіканні всіх трьох досліджуваних варіантів – вихрові сліди за лопатями в периферійній частин. Візуалізація ліній току при обтіканні закапотованого гвинтовентилятора з 8, 10 та 12 лопатями має схожий характер обтікання. На периферії наявні зони підвищеної швидкості, однак при цьому не спостерігається зон з вихроутвореннями. Отримані закономірності впливу кількості лопатей на зміну тяги закапотованого і відкритого гвинтовентилятора дозволять підвищити ефективність авіаційної силової установки з двигуном з надвеликим ступенем двоконтурності
Посилання
- Dinc, A., Caliskan, H., Ekici, S., Sohret, Y. (2022). Thermodynamic-based environmental and enviroeconomic assessments of a turboprop engine used for freight aircrafts under different flight phases. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147 (22), 12693–12707. doi: https://doi.org/10.1007/s10973-022-11486-2
- Larsson, L., Gro¨nstedt, T., Kyprianidis, K. G. (2011). Conceptual Design and Mission Analysis for a Geared Turbofan and an Open Rotor Configuration. Volume 1: Aircraft Engine; Ceramics; Coal, Biomass and Alternative Fuels; Wind Turbine Technology. doi: https://doi.org/10.1115/gt2011-46451
- Langston, L. S. (2018). Open Rotor Engines–Still an Open Question? Mechanical Engineering, 140 (12), S46–S48. doi: https://doi.org/10.1115/1.2018-dec-9
- Kennedy, J., Eret, P., Bennett, G. (2018). A parametric study of airframe effects on the noise emission from installed contra-rotating open rotors. International Journal of Aeroacoustics, 17 (6-8), 624–654. doi: https://doi.org/10.1177/1475472x18789003
- Prederi, D., Parrinello, A., Gadda, A., Mantegazza, P. (2018). Flutter Analysis of Propfan–Open Rotors. Journal of Aircraft, 55 (3), 1024–1040. doi: https://doi.org/10.2514/1.c034468
- Jin, Y., Qian, Y., Zhang, Y., Zhuge, W. (2018). Modeling of Ducted-Fan and Motor in an Electric Aircraft and a Preliminary Integrated Design. SAE International Journal of Aerospace, 11 (2), 115–126. doi: https://doi.org/10.4271/01-11-02-0007
- Yang, T., Yu, W., Liang, D., He, X., Zhao, Z. (2022). A Contra-Rotating Open Rotor Noise Reduction Methodology by Using Anhedral Blade Tip. Journal of Turbomachinery, 144 (7). doi: https://doi.org/10.1115/1.4053384
- Li, L., Huang, G., Chen, J. (2019). Aerodynamic characteristics of a tip-jet fan with a large blade pitch angle. Aerospace Science and Technology, 91, 49–58. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.04.052
- Chen, J., Li, L., Huang, G., Xiang, X. (2018). Numerical investigations of ducted fan aerodynamic performance with tip-jet. Aerospace Science and Technology, 78, 510–521. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2018.05.016
- Guo, J., Zhou, Z. (2022). Multi-Objective Design of a Distributed Ducted Fan System. Aerospace, 9 (3), 165. doi: https://doi.org/10.3390/aerospace9030165
- Ma, T., Wang, X., Qiao, N., Zhang, Z., Fu, J., Bao, M. (2022). A Conceptual Design and Optimization Approach for Distributed Electric Propulsion eVTOL Aircraft Based on Ducted-Fan Wing Unit. Aerospace, 9 (11), 690. doi: https://doi.org/10.3390/aerospace9110690
- Xu, W., Du, X., Wang, S., Wang, Z. (2018). Correlation of solidity and curved blade in compressor cascade design. Applied Thermal Engineering, 131, 244–259. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.12.003
- Matai, R., Yavuzkurt, S. (2015). Evaluation of Effects of Different Design Parameters on Axial Fan Performance Using CFD. Volume 1: Aircraft Engine; Fans and Blowers; Marine. doi: https://doi.org/10.1115/gt2015-43056
- Hitchens, F. (2015). Propeller aerodynamics: the history, aerodynamics & operation of aircraft propellers. Andrews UK, 203.
- Nayak, N., Mistry, C. (2017). Criteria for selection of solidity in design of contra rotating fan stage. National Aerospace Propulsion Conference NAPC-2017. Available at: https://www.researchgate.net/publication/320395689_CRITERIA_FOR_SELECTION_OF_SOLIDITY_IN_DESIGN_OF_CONTRA_ROTATING_FAN_STAGE
- Li, L., Huang, G., Chen, J. (2019). Investigations of tip-jet and exhaust jet development in a ducted fan. Chinese Journal of Aeronautics, 32 (11), 2443–2454. doi: https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.04.026
- Zhornik, O., Kravchenko, I., Mitrakhovich, M., Denisyuk, O. (2021). Substantiation of a turbulent viscosity model for studying the characteristics of a coaxial propfan and input device of a gas turbine engine. Aerospace technic and technology, 4 (172), 35–39. doi: https://doi.org/10.32620/aktt.2021.4.05
- Tereshchenko, Yu. M., Dmytriev, S. O., Panin, V. V., Volianska, L. H. (2001). Teoriya teplovykh dvyhuniv. Kyiv: Vyshcha shk., 382.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Olesia Denysiuk, Igor Kravchenko, Kateryna Balalaieva, Anton Balalaiev, Mykhailo Mitrakhovych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
