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研究生:何志忠
研究生(外文):JHIH-JHONG He
論文名稱:高推力引擎試車間之熱流模擬分析
論文名稱(外文):Numerical Thermo-Fluids Analysis of High Thrust Engine''s Hush House
指導教授:方俊方俊引用關係
指導教授(外文):Jiunn Fang
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:航太與系統工程所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:噪音抑制管引擎試車間
外文關鍵詞:noise-reducing pipehush house
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本篇研究的主要目的在於建立一套數值化模擬過程以研究引擎試車間,並確保內部流場的溫度、速度與壓力以及試車間內部牆符合試車間的規範。我們也安裝了三種不同形狀的噪音抑制管於消音管進口處,以瞭解該裝置對於流場的影響。
首先,我們透過ANSYS Design Modeler軟體來建立F100-PW-100噴射引擎在內的引擎試車間模型,同時根據引擎的噴射氣流和反射波的模擬,建構出真實規格的收斂發散形狀的噴嘴。接著將模型匯入ANSYS CFX軟體,分析引擎試車間熱流方面的性能。最後,我們比較其結果並且提出一些建議與改善方法。
The major objective of this research is to develop a numerical simulation process to study an engine hush house and assure the temperature, velocity and pressure of the internal flow and house wall can meet the hush house regulation. We also adopt three different kinds of noise-reducing pipe installed at the augmenter inlet to understand their influences on the flow fields.
Firstly, we create a hush house model included a F100-PW-100 turbojet engine by using ANSYS Design Modeler software. Meantime, in order to simulate the engine’s jet flow and reflection wave in details, we construct this engine with a true scale convergent-divergent nozzle. Then, we apply ANSYS CFX software to analyze the thermo-fluid performances of the hush house. Finally, we compare the results and conclude some suggestions.
第1章、 導論 1
1.1、 研究背景 1
1.2、 研究目標與方法 2
1.3、 論文架構 2
第2章、 文獻回顧 3
2.1、 引擎試車間(Hush House) 3
2.1.1、 停機棚 4
2.1.2、 消音管 5
2.1.3、 排氣道 6
2.1.4、 混合裝置 6
2.2、 F100發動機 7
2.2.1、 軸流式壓縮機 9
2.2.2、 燃燒室 10
2.2.3、 渦輪 11
2.2.4、 後燃器 12
2.2.5、 噴嘴 13
第3章、 基礎理論與分析軟體 14
3.1、 熱傳分析 14
3.1.1、 熱傳導(Heat Conduction) 14
3.1.2、 對流(Convection) 15
3.1.3、 輻射(Radiation) 18
3.2、 等效熱傳係數 19
3.3、 斜向震波運動方程式 21
3.4、 Prandtl-Meyer Flow 23
3.5、 CFD基礎理論 27
3.5.1、 統御方程式 27
3.5.2、 數值方法 30
3.5.3、 ANSYS Workbench簡介 31
3.5.4、 CFX簡介 31
第4章、 問題描述與設定方案 32
4.1、 引擎試車間 32
4.2、 研究方法 32
4.3、 技術規範 34
第5章、 邊界條件設定及材料性質 35
5.1、 引擎試車間建模 35
5.2、 網格建立 42
5.3、 引擎試車間邊界條件設定 44
第6章、 引擎試車間流場分析結果 49
6.1、 停機棚對稱面流線圖 63
6.2、 消音管對稱面速度分佈圖 69
6.3、 消音管溫度 72
6.4、 消音管出口速度 78
6.5、 場壓降 81
6.6、 進氣容量 86
第7章、 結論與未來展望 87
7.1、 結論 87
7.2、 未來展望 88
參考文獻 89
【1】Robert V. Goerke, 1990, “Vibroacoustic Field Study of T-10 Hush House Emissions.” Weapons Laboratory Air Force Systems Command Kirtland Air Force Base, NM 87117-6008
【2】迪安F•朗,1996,“發明專利申請號 95121190.0”,中華人民共和國專利局
【3】Roger Blevins, 1987, “Hush House Site Planning Guidance.”
Wright-Patterson Air Force Base, Ohio.
【4】Johnston Test Cell Group, http://www.hushhouse.com/home.htm
【5】Jane’s, 2008, “Aero-Engines”
【6】陶遵極,1976,噴射發動機,財團法人徐氏基金會
【7】http://www.militarize.org/waffen/fighter_aviation/su-37/su-37_vector_nozzle.jpg
【8】吳瀧川,1982,熱傳遞,高立圖書有限公司
【9】張仲卿、侯順雄、張進寬與杜鳳棋,1997,熱傳遞,高立圖書有限公司
【10】胡大文,1977,氣體動力學,復文書局
【11】Singiresu S. RAO, 1999, “The Finite Element Method in Engineering, Third edition. ”,Elsevier Science(Singapore)Pte Ltd
【12】Ansys Workbench CFX,“Discretization of The Governing Equations.”
【13】A. Witten, C. Easterly, M. Lessen, R. Miller, and M. Swihart, “Analysis of Impacts of-Hush House Operations.” Prepared by the OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY oak ridge, Tennessee 37831, operated by Martin Marietta Energy Systems Inc. for the U.S. Department of Energy under contract DE-AC05-840R21400
【14】Jack D. Mattingly, William H. Heiser, Daniel H. Daley, 1987, “Aircraft Engine Design.”Department of Aeronautics United States Air Force Academy Colorado Springs, Colorado
【15】Jack D. Mattingly, 1996, “Elements of Gas Turbine Propulsion.”McGraw-Hill Book Co
【16】UAB Rockwool, http://www.rockwool.lt/sw60431.asp
【17】One Stop Shop in Structural Fire Engineering, http://www.mace.manchester.ac.uk/project/research/structures/strucfire/materialInFire/Steel/StainlessSteel/thermalProperties.htm
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