基于体积力模型边界层吸入式风扇数值模拟

摘要

边界层吸入（BLI,boundary layer ingestion）式风扇进口存在复杂的畸变流场，现有研究大多局限于传统的三维模拟方式，计算耗时长。本文以DGEN380风扇转子为研究对象，设计了一款与之匹配的S型进气道以吸入来流边界层，并采用基于体积力模型（BFM,body force modelling）的计算方法，计算结果的参数变化趋势与非定常计算结果吻合良好，风扇入口的旋流角及无量纲总压值的周向均值与非定常结果偏差在6%以内，计算时间为非定常方法的1/50。基于此模型探究了15%、30%、60%进口高度下3种不同厚度BLI对于风扇转子进出口流场的影响。结果表明：针对风扇转子入口，在不同叶高处总压畸变及旋流畸变程度随着BLI厚度的增加均有所增加，且旋流分布呈现对涡形式，在经过风扇转子通道叶片作用之后，对涡逐渐转化为单向涡，风扇转子出口气流落后角减小，BLI区风扇功系数值较均匀流工况有所提升。

关键词

边界层吸入 / 体积力模型 / S型进气道 / 旋流畸变 / 总压畸变