题目：微尺度压气机转子中的传热影响

由于毫米量级的尺寸、特殊的结构形式以及高表面积/流量比导致了微尺度离心压气机转子固壁不再满足绝热假设，本文将主要研究高转速、低雷诺数毫米级燃气涡轮发动机压气机转子在非绝热条件下的流动特征。 首先，本文对窄边三角翼扰流问题进行了实验和数值模拟研究，用以确定在低雷诺数下，何种湍流模型适用于捕捉大尺度分离现象；同时也对比不同湍流模型下，微小通道内流动分离现象的区别。上述对比研究结果显示，RNG 模型适用于捕捉微尺度通道内的流动分离现象。 其次，本文建立了传动轴与离心压气机转子相结合的一维传热模型，用以确定数值模拟中固壁边界上非绝热条件的给定；随后对毫米级离心压气机转子内的传热问题进行了单通道RANS数值模拟。通过一系列数值模拟案例，本文比较了两种非绝热条件（给定壁面温度和给定壁面热流）对微尺度流动特征的影响。 数值模拟结果显示，与固壁给定绝热条件相比，当壁面给定热流量1e5W/m2时，毫米级离心压气机转子在峰值效率工况下，流量减小1.4%、总压比减小12.2%、峰值效率减小2.6%；当壁面给定热流量2e5W/m2时，同样在峰值效率工况下，流量减小3.1%、总压比减小25.6%、峰值效率减小5.5%。而当壁面给定温度450K和600K时，与绝热条件相比，在峰值效率工况下，流量、总压比和峰值效率分别降低0.35%、24.7%、2.6%和1.8%、47.1%、12.6%。通过流场对比，本文发现在毫米级离心压气机转子内，传热加强了转子叶尖泄漏流，使得叶片通道内在流向形成了大尺度流动分离，从而使得流动损失加剧。关键词：毫米级离心压气机转子、非绝热条件、湍流模型、叶尖间隙、微尺度燃气涡轮发动机