题目：反旋进气旋转盘腔减阻特性研究

用以冷却、封严发动机涡轮部件的气体通常从高压压气机的两个共转的转盘中引出。从冷却气量的设计上来说，一方面冷却气体越多对涡轮部件的冷却效果越好，另一方面冷却气体的增加会直接导致发动机总体性能的降低。在压气机的径向引气过程中，由于受到哥氏力的作用，气流的总压损失较大，使得冷却气的品质降低。因此，在一定的冷气流量下减小气流的压力损失从而有效提高冷却气的品质显得尤为重要。

本文将实际航空发动机的空气系统的径向引气流动（高压压气机部分）简化为径向内流旋转盘腔模型，利用反旋喷嘴改变进入旋转盘腔的气流的切向速度，减小进气的旋流系数，改变腔内的流动结构，削弱径向哥氏力的作用，从而减小气体流经旋转盘腔的压力损失。通过实验和数值计算相结合的方法对径向内流旋转腔的流动和压力损失特性进行研究，用于指导向心引气系统的工程设计。

实验测得了不同反旋角度下旋转盘腔的进出口压力损失以及不同径向位置的压力分布随进口流量和转速的变化，应用k-ω SST 模型模拟了与实验相对应的结构及工况下腔内的流场。研究标明：1）在垂直进气条件下，腔内流体为包含回流区的源区充满整个旋转盘腔的流动结构，且回流区的大小、形状和位置随流量和转速的变化而变化；2）反旋进气条件下，腔内流动同样为源区充满整个旋转腔的流动结构，具体流动结构在实验中的腔内压降达到最小值时和其他位置时呈现两种特点分明的形状，将上述的两种状态点分别成为分为极值点工况和非极值点工况。在非极值点工况下，两个大涡充满腔体，腔内流动损失较大；在极值点工况下，腔内无明显大涡，腔内无量纲切向速度均小于0，腔内流动损失达到最小值。3）相比垂直进气下的测量结果，反旋进气(60°和30°)能够有效减小流动阻力。系统的压力系数由湍流参数和掺混后的旋流系数共同决定。旋流系数越小，减阻效果越好。当湍流参数λT<0.25时，反旋角度对压力系数基本无影响。当湍流参数0.25<λT<0.45时，不同反旋角度下的压力系数变化规律一致，角度越小，压力系数越小，当湍流参数λT>0.45时，不同反旋角度下的压力系数出现了较大差别。