航空发动机燃烧室数字孪生体系关键技术

作者：王方; 甘甜; 王煜栋; 金捷

来源：航空动力学报, 2023, 38(07): 1546-1560.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20220741

• 数字孪生
• 高保真建模
• 大涡模拟(LES)
• 概率密度函数输运方程湍流燃烧模型(TPDF)
• 浸没边界方法(IBM)

通过曲线坐标系浸没边界方法（IBM），在设计阶段可以实现对真实航空发动机燃烧室的高保真虚实映射，保留全部几何结构信息。在IBM方法基础上，采用大涡模拟（LES）结合概率密度函数输运方程湍流燃烧模型（TPDF），对双旋流燃烧室、某单头部直流燃烧室以及某折流燃烧室1/10模型进行真实结构仿真，测试数字孪生体系关键技术的有效性。对比预测结果和实验结果，双旋流燃烧室的旋流器出口附近轴向、径向、切向速度平均误差分别为15.7%、23.8%、15.0%；非稳态解析了真实直流燃烧室与折流燃烧室的详细湍流燃烧场，出口温度分布的平均相对误差分别为11.66%和17.95%。因此基于虚实映射得到的燃烧室数字孪生体系具有一定的有效性，该方法具有潜在的工程应用前景。

• 单位
  北京航空航天大学江西研究院; 北京航空航天大学