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本文针对直升机外流干扰下涡轴发动机进气道(含粒子分离器)的流动特性和粒子分离特性进行了仿真研究。首先,归纳了国内外直升机的典型布局,选择其中一种进行了气动设计;其次,利用相关试验数据对仿真方法的有效性进行了检验;再次,对典型布局的直升机/涡轴发动机一体化粒子分离器的流动特性进行了仿真研究,并分析了其在不同前进比、不同桨盘载荷下的一体化流动特性,并给出了一体化条件下粒子分离器分离效率的定义及其特性;最后,改变发动机短舱与机身的相对位置,获得了关键布局参数的影响规律。 一体化仿真结果表明,在无桨盘载荷干扰的条件下,较高前进比时在粒子分离器进口上游出现了复杂的三维流动分离,使得粒子分离器工作在较不均匀的进口来流条件之下。并且,与独立粒子分离器状态相比,一体化条件下粒子分离器主流出口、扫气流出口的总压损失均有所增大。桨盘载荷对一体化粒子分离器的影响主要体现在小前进比状态。前进比为0.08时,随着桨盘载荷的增加,在粒子分离器进口前出现了较强的分离。而在较高前进比状态下,桨盘载荷对流动结构和性能参数的影响均不大。对分离效率的分析显示,一体化条件下粒子分离器工作特性的评价方式需要重新考虑,而实际分析和应用表明,本文提出的粒子分离效率定义及评价方式是合理、可信的。在部分状态下,一体化条件下粒子分离器的分离效率要高于独立粒子分离器的计算结果,而在大多数状态下则偏低,特别是在小前进比状态,其对AC砂的分离效率可能降至独立粒子分离器对应值的一半左右,因此现有的独立粒子分离器实验结果不能真实反映其在装机条件下的工作性能。另外,发动机短舱的轴向安装位置对粒子分离器的气动性能和粒子分离性能均有着显著影响,且影响趋势刚好相反,因此在实际选取该参数时应综合考虑。