徐让书，沙朋朋，徐慧思，刘 涛，宗庆贺

(1.沈阳航空航天大学航空宇航工程学部，沈阳 110136;2.辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁鞍山 114051)

在飞机辅助动力装置 (auxiliary power unit，APU)排气系统的结构设计中，冷却和隔热是其重要内容，不仅关系到飞机整体的服务寿命，而且对飞机尾部的外部设计和使用材料的选择都有重要影响。如果涡轮喷管出口截面处的排气温度超过允许的最高温度，涡轮起动机就会自动保护停车。APU工作不正常、在热天工作和停车以后产生回热等情况下，排气管的壁面温度将会更高，导致APU短舱中的温度提高，影响飞机其他零部件的正常工作，因此，排气管必须冷却或隔热，严格控制其外表面的温度。排气管系统设计应使其暴露于APU隔舱的外表面的温度不超过505K［1－2］。

从改变冷却空气引射孔位置和形状面积、引射缝尺寸以及飞机后整流罩形状等来对比其对排气系统气膜冷却效果的影响［3－5］，分析各参数对冷却效果的影响比重，对于改进排气引射冷却系统有参考价值。为此本文建立了排气系统流动和传热数值计算模型。目前，计算流体力学(Computational Fluid Dynamic，CFD)已成为流动与传热系统优化设计的重要手段，流动信息可以通过模拟计算获得，仿真已成为研究与设计的基本工具［6－8］。数值模拟结果可为排气装置结构设计提供重要的理论依据，指导优化设计。

1 排气引射冷却系统的CFD模拟

1.1 排气装置的概述

APU排气系统是指涡轮后组织排气的构件，其主要包括:带有隔热罩、消音器的排气管道和一个后整流罩(图1)。……