● 摘要
现代大涵道比航空发动机的发展对涡轮部件提出了更高的要求。为追求更大的推重比和更高的效率,发动机的高低压轴转速差加大,高低压涡轮的径向尺寸差加大,高低压涡轮之间需要用扩张角较大的过渡段连接。本文主要论述过渡段流动机理以及过渡段设计技术。
(1)过渡段定常与非定常流动机理研究:在过渡段定常流动机理的研究中着重分析了网格、湍流模型、转捩模型和湍流度等不同因素对过渡段性能的影响;在过渡段的非定常流动机理研究中,过渡段进口流场的最显著的特点是:转子泄漏涡、通道涡、尾迹,高压涡轮静子尾迹在一定程度上抑制了转子轮毂通道涡和转子泄漏涡的发展,这会减小过渡段内的非定常损失。在高压涡轮转子和静子尾迹的共同影响下,支板表面负荷分布发生明显的周期性变化,支板表面承受较强的非定常力,这在过渡段设计中必须考虑。
(2)根据已有的设计要求按照过渡段气动设计流程完成了某型大涵道比涡轮风扇发动机过渡段初始设计,并且对原型设计进行三维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。改型设计消除了原型设计中存在的流动分离,并且减小了二次流损失,提高了过渡段的总压恢复系数。
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