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)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展，發(fā)動機(jī)的推重比和功率質(zhì)量比是越來越高，從而導(dǎo)致對渦輪的負(fù)荷要求也越來越高，因此，對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組織可能更復(fù)雜。在超音速流動區(qū)域，氣流參數(shù)變化劇烈，且會產(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)計工況和非設(shè)計工況下的性能就顯得極其重要。
　　 本文針對跨音速高膨脹比渦輪葉柵的流動特征，通過葉柵實驗和數(shù)值模擬對流動性能進(jìn)行了研究。
　　 本文首先對某跨音速高膨脹比渦輪葉型進(jìn)行了低馬赫數(shù)下的實驗研究。實驗時，研究了五個進(jìn)氣沖角:0°、±10°、±20°;三個渦輪落壓比π=1.9、2.1、2.3。通過對實驗結(jié)果的分析，認(rèn)識了跨音速高膨脹比渦輪在流動過程中的一些流動現(xiàn)象。并利用

3、兩種數(shù)值軟件Fluent和NUMECA對該葉柵分別進(jìn)行了數(shù)值計算，計算工況的沖角與實驗沖角相同，模擬落壓比π=1.9、2.1、2.3、3、3.5、4、4.5。將兩種軟件與實驗的相同工況進(jìn)行對比，認(rèn)為NUMECA所模擬結(jié)果與真實流動更為接近。然后通過對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)部流場結(jié)構(gòu)變化等方面，分析了渦輪內(nèi)部流動特點，解釋了氣流在跨音速高膨脹比渦輪中的流動現(xiàn)象，并認(rèn)識了落壓比和進(jìn)氣沖