渦輪非定常數(shù)值計算方法及應(yīng)用研究.pdf

1、渦輪是航空發(fā)動機的重要部件，現(xiàn)代先進渦輪要求更高的氣動負荷、進口溫度、氣動效率，以及更長的工作壽命和更好的可靠性、維護性。渦輪內(nèi)部流動非常復(fù)雜，并且由于轉(zhuǎn)靜葉片的相對運動呈現(xiàn)非定常性。因此，發(fā)展渦輪非定常流場數(shù)值模擬方法，研究渦輪內(nèi)部非定常流動機理及其影響參數(shù)，開展考慮非定常因素的渦輪設(shè)計體系，是進一步提高渦輪性能的重要發(fā)展方向，對今后先進渦輪設(shè)計或改型具有極其重要的意義。
　　基于上述分析，本文從工程背景出發(fā)，以課題組自主CFD

2、計算軟件NUAA-Turbo為基礎(chǔ)，分別進行了以下工作。
　　首先，對GE-E3雙級高壓渦輪進行了定常數(shù)值模擬，獲取了該雙級渦輪的性能參數(shù)以及各截面靜壓和出口總壓等參數(shù)，計算結(jié)果與實驗值吻合良好，證實了NUAA-Turbo軟件對于多級葉輪機械的三維粘性定常計算能力。同時，對渦輪流場中的變比熱方法進行了初步探索。
　　其次，利用改進后的相位延遲方法，即TIP方法，進行了GE-E3雙級高壓渦輪非定常數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明，TIP

3、方法實現(xiàn)了多級葉輪機械中，采用真實葉片比例、利用相位延遲方法進行單通道下的非定常數(shù)值模擬，證實了NUAA-Turbo軟件的非定常數(shù)值模擬能力。同時，使用上述非定常計算方法，嘗試對渦輪進行改型設(shè)計，發(fā)現(xiàn)合理利用3D-Clocking效應(yīng)能夠有效提高渦輪效率。
　　然后，對NUAA-Turbo軟件進行了通用性集成處理，使之可以適用于多種葉輪機械算例的網(wǎng)格劃分、定常/非定常數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，利用VB語言為NUAA-Turbo軟件編制