刘太秋，张宏达，刘日晨，王 鹏，朱 健，万 斌

（中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）

0 引言

航空发动机作为工业皇冠上的明珠，其关键技术之一是高温、高速、高压条件下热端部件（燃烧室和涡轮）的设计研发，其中对热端部件内部气动热力场进行精准辨析一直是制约其设计能力的瓶颈。随着计算流体力学、燃烧学和传热学的快速发展，全3维数值仿真在航空发动机各部件的方案筛选、优化设计、性能评估等方面得到了广泛应用[1]，并发挥了愈加重要的作用[2-4]。然而，由于各部件的3维仿真均是独立进行，无法全面考虑部件间多物理场的耦合作用，同时进、出口边界条件也难以准确模拟整机工作环境，因此各部件在理想边界下达到甚至超过总体指标，但在整机环境下部件间匹配工作可能不理想，甚至导致整机性能不达标。目前，与各部件相对成熟的3维仿真相比，多部件和整机3维仿真相对滞后，仍集中在0维和1维热力循环参数计算。多部件和整机3维仿真能够完整地获取气体从发动机流入至流出的3维演化过程，不需要借助理想假设和经验公式就可以获得各部件在多部件匹配和整机环境下的性能表现，有助于进一步提升部件设计水平；多部件和整机3维仿真也可在数字孪生、虚拟样机等技术中发挥作用，助推数字发动机的发展。

国际上针对多部件和整机3维仿真主要有间接仿真和直接仿真2类方法。间接3维仿真包括分区迭代集成和多维耦合方法。……