本文關(guān)鍵詞：渦輪內(nèi)部非定常特性研究

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【摘要】：先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比、低耗油率的發(fā)展方向?qū)u輪的設(shè)計(jì)提出了更高的要求,即更高的氣動(dòng)效率和更為有效的冷卻方案。渦輪內(nèi)部流動(dòng)本質(zhì)上是非定常的,不同尺度的非定常流動(dòng)相互耦合。研究渦輪內(nèi)部非定常流動(dòng)的基本特征,弄清渦輪內(nèi)部多尺度非定常流動(dòng)之間相互作用過程和物理機(jī)制,對于高性能發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪改型設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。本文以課題組自主開發(fā)的流體計(jì)算軟件NUAA-Turbo為基礎(chǔ),發(fā)展并完善軟件中的葉輪機(jī)械全三維非定常數(shù)值模擬方法,并對渦輪內(nèi)部的非定常流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究:首先,為了驗(yàn)證NUAA-Turbo軟件的工程實(shí)用性和可靠性,分別選取了PW-E3高負(fù)荷單級(jí)高壓渦輪及2F渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部件作為算例對其進(jìn)行了校核。穩(wěn)態(tài)計(jì)算下得到的渦輪總體性能參數(shù)、靜壓分布以及各排進(jìn)出口氣流角等參數(shù)與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。其次,發(fā)展了軟件中渦輪葉尖間隙流動(dòng)計(jì)算方法,以GE-E3雙級(jí)高壓渦輪為例準(zhǔn)確模擬了葉尖泄漏流動(dòng)的典型流動(dòng)結(jié)構(gòu),分析了其對渦輪氣動(dòng)性能的影響。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對上游葉排尾跡與下游葉排通道渦及泄漏渦等二次流的相互作用過程及作用機(jī)理進(jìn)行了深入研究。最后,針對高壓渦輪進(jìn)口溫度畸變問題,采用交接面縮放方法對PW-E3單級(jí)高壓渦輪進(jìn)行了三維非定常數(shù)值模擬。準(zhǔn)確模擬了熱斑的衰減和非定常遷移過程;通過熱斑來流與均勻來流下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比,研究了熱斑效應(yīng)對渦輪氣動(dòng)參數(shù)及換熱特性的影響規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V231

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本文編號(hào)：1160656