● 摘要
本文的主要任务是为微涡喷发动机设计一个斜流式（混流式）微型涡轮。现在在各个领域中，这种微涡扇或微涡喷发动机都得到了广泛的应用。这些发动机中也大量使用径流式或斜流式涡轮。与轴流式涡轮相比，这种涡轮具有结构紧凑，易于制造，高可靠性和低成本等特点，甚至在小流量下也可以得到相对较高的效率。但现在在国内还没有见到人们对航空发动机用的斜流式及径流式涡轮进行的设计研究工作。我们发展了一个适用于径流式和斜流式涡轮的流线曲率法通流程序，程序中也包含了叶型设计部分。采用的是“全可控涡”的设计方法。通过控制在整个流通领域内沿流向和法向的叶片表面的涡分布，我们可以有效地控制叶片表面的速度分布。这种方法排除了在整个流通领域的控制和叶片表面滑动之间的矛盾。本文中首先介绍并推导了适用于设计径流式及斜流式涡轮的流线曲率全可控涡方法。考虑到径流和斜流涡轮的特点，在控制方程的推导中引入了q曲线的概念。本文的涡轮采用叶片式扩压器。接着本文讨论了径流式涡轮的叶片造型方法，在设计中考虑了叶片分离半径等因素的影响。在以上研究的基础上，本文发展了径流式涡轮的基于S2流面的流线曲率法通流程序并包含有叶片造型设计程序，并将它们结合在同一个程序中。本文利用上面发展的程序，设计了一个50公斤推力级斜流式涡轮。在得到设计结果以后，利用计算流体力学软件NUMECA进行气动性能检验，达到了总体设计提出的性能要求。在这基础上进行结构设计再进行强度计算，最后得到一个合格的涡轮。