三維向量噴嘴動態流場之數值模擬分析

Translated title of the thesis: Numerical Simulation Analyses on the Dynamic Flow of a Three-Dimensional Thrust-Vectoring Nozzle
  • 葉 恩佑

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

新一代戰鬥機如美軍F-35系列戰機利用三維向量噴嘴達到高機動性之飛行表現,展現了向量噴嘴研發重要性,而向量噴嘴之高實驗成本以及高速流體導致實驗的量測困難,使本研究之三維向量噴嘴動態流場模擬,做為三維向量噴嘴之效能評估具備一定重要性。本研究之數值模擬使用商用CFD軟體ANASYS FLUENT並採用SST k-ω紊流模式,並成?地建立動態網格模擬機制進行出口推力變化之分析,且增添穩態之外流場模擬進行各參數比較分析。由過往文獻實驗結果發現噴嘴之形狀以及偏轉角度將影響流場狀態,並影響噴嘴之推力表現。因此本研究進一步針對噴嘴之偏轉設計進行各參數分析,並增添穩態外流場,對噴嘴之流場變化以及推力之影響進行探討。由模擬結果發現,過小之偏轉曲率半徑將導致分離流,使噴嘴內部產生迴流區,大幅降低出口推力以及速度,且?動角速度之變化時間若小於噴嘴流場達到穩態之時間,則?動速度之影響甚小。而添加外流場的部分更貼近實際值,且整體推力效率趨勢也都符合實際情形,可知本研究之模擬方法具有一定之可靠度。同時為了了解三維向量噴嘴之壁面受熱情形以及於實驗設之結構強度需求,也增添了壁面熱傳效應以及壁面受力分析,結果顯示,隨三維向量噴嘴?動於轉接段之上壁面為局部壓縮之高溫區域,為材料耐熱考量之關鍵。而壁面受力也隨?動角度增大於90度?動時有最大受力,為結構設計之重點。
Date of Award2015 Aug 26
Original languageChinese
SupervisorTsung-Leo Jiang (Supervisor)

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