跨音速高膨脹比渦輪葉柵的數(shù)值研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和功率質(zhì)量比是越來(lái)越高，從而導(dǎo)致對(duì)渦輪的負(fù)荷要求也越來(lái)越高，因此，對(duì)可以有效提高渦輪負(fù)荷的高負(fù)荷跨音速渦輪技術(shù)成為了渦輪發(fā)展的一個(gè)重要方向。與常規(guī)渦輪不同的是，跨音速高膨脹比渦輪的流場(chǎng)組織可能更復(fù)雜。在超音速流動(dòng)區(qū)域，氣流參數(shù)變化劇烈，且會(huì)產(chǎn)生激波，葉柵通道內(nèi)激波與附面層的相互作用使得附面層分離，熵增急劇，葉柵損失增大。尤其是在變工況的條件下，跨音速高膨脹比渦輪的流動(dòng)特性與亞音速渦輪差異

2、更大。因此，深入研究跨音速高膨脹比渦輪在設(shè)計(jì)工況和非設(shè)計(jì)工況下的性能就顯得極其重要。
　　 本文針對(duì)跨音速高膨脹比渦輪葉柵的流動(dòng)特征，通過(guò)葉柵實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)流動(dòng)性能進(jìn)行了研究。
　　 本文首先對(duì)某跨音速高膨脹比渦輪葉型進(jìn)行了低馬赫數(shù)下的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究了五個(gè)進(jìn)氣沖角:0°、±10°、±20°;三個(gè)渦輪落壓比π=1.9、2.1、2.3。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，認(rèn)識(shí)了跨音速高膨脹比渦輪在流動(dòng)過(guò)程中的一些流動(dòng)現(xiàn)象。并利用

3、兩種數(shù)值軟件Fluent和NUMECA對(duì)該葉柵分別進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，計(jì)算工況的沖角與實(shí)驗(yàn)沖角相同，模擬落壓比π=1.9、2.1、2.3、3、3.5、4、4.5。將兩種軟件與實(shí)驗(yàn)的相同工況進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為NUMECA所模擬結(jié)果與真實(shí)流動(dòng)更為接近。然后通過(guò)對(duì)NUMECA軟件所模擬工況結(jié)果的分析，從渦輪葉柵能量損失、葉表靜壓系數(shù)分布、內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化等方面，分析了渦輪內(nèi)部流動(dòng)特點(diǎn)，解釋了氣流在跨音速高膨脹比渦輪中的流動(dòng)現(xiàn)象，并認(rèn)識(shí)了落壓比和進(jìn)氣沖