题目：高功重比涡轴发动机 涡轮过渡段复杂流动研究

直升机所用的涡轮轴发动机是一类小型燃气涡轮发动机，特点是发动机与机身高度融合。随着对发动机减轻重量和提高效率的需求增加，对涡轴发动机过渡段的优化设计也提出了更高的要求。涡轮过渡段作为连接燃气涡轮和动力涡轮的部件，其性能对发动机整机重量和效率都有较大影响。深入理解和掌握过渡段复杂流动机理，并在此基础上探讨过渡段流动的有效组织和控制方法，对于缩短过渡段长度从而减轻发动机重量具有十分重要的意义。

上游转子叶尖间隙是影响涡轮过渡段内流动的一个主要因素之一。本文利用数值模拟的手段，研究了不同叶尖间隙情况下涡轮过渡段内的流动情况以及损失发生机制。总结了转子叶尖间隙尺寸对过渡段流动性能的影响规律。研究结果表明上游转子的叶尖间隙对过渡段的流动有很重要的影响。一方面叶尖间隙的存在抑制了过渡段机匣边界层的发展，降低了机匣发生分离的风险，另一方面叶尖泄漏涡增加了过渡段内的流动掺混作用。总的来说叶尖间隙的存在对过渡段的影响是有利的，但是大的叶尖间隙也会使的过渡段的损失增加。另外叶尖间隙的对过渡段出口流动也有很大的影响。由于叶尖间隙对涡轮级、过渡段以及过渡段后部件的重要影响，因此在发动机的设计过程中应给于足够的重视。

涡轮过渡段内的流动是周期性非定常的。本文利用数值模拟的方法对涡轮过渡段进行了非定常计算。对比分析了单通道，定常模化和模化非定常计算方法对数值模拟结果的影响。并且分析了过渡段在非定常环境下的流动特点。

在分析影响过渡段流动因素的基础上，本文进一步探讨了通过调整过渡段外流道型线来改善过渡段内流动的方法。该方法通过控制过渡段外流道的局部曲率变化，从而达到抑制支板-机匣角区的流动分离。研究表明合理的过渡段外流道曲率分布能有效减小过渡段内流动分离，改善过渡段气动性能以及出口流动条件，从而产生对下游动力涡轮有利影响。