航空渦輪損失預(yù)估方法研究.pdf

1、渦輪尤其是冷卻渦輪，內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，其流動(dòng)損失理論性解析計(jì)算方法尚不成熟，而CFD方法計(jì)算周期長(zhǎng)且工作量大，如使用較準(zhǔn)確的渦輪經(jīng)驗(yàn)損失模型則可有效提高渦輪葉柵設(shè)計(jì)和葉片造型工作效率。本文在綜合近60年來國(guó)外多種非冷卻及冷卻渦輪損失模型的基礎(chǔ)上全面闡述了它們的算法原理、基本假設(shè)和計(jì)算步驟，并進(jìn)行了對(duì)比和討論。同時(shí)利用C++開發(fā)一套損失計(jì)算軟件來驗(yàn)證各模型的準(zhǔn)確性。
　　非冷卻方面，以自主設(shè)計(jì)的某雙級(jí)渦輪第二級(jí)為研究對(duì)象，開展11種

2、渦輪損失模型及計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比研究。利用軟件計(jì)算了葉根、葉中、葉尖三個(gè)截面處?kù)o子、轉(zhuǎn)子的損失和渦輪級(jí)效率，同時(shí)還預(yù)測(cè)了不同攻角和柵距下的損失變化。對(duì)比表明：Traupel模型、Zehner模型、Soderberg模型、AMDC模型、Kacher模型和Moustapha模型的效率計(jì)算結(jié)果較好，與CFD相差在0.1％~0.7%之間，其中Zehner模型和Kacher模型能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出非設(shè)計(jì)點(diǎn)不同攻角下的損失大小。

3、>　　冷卻方面，氣膜冷卻選取自主設(shè)計(jì)的渦輪并在靜葉處采用源項(xiàng)點(diǎn)技術(shù)模擬氣膜孔冷卻，尾緣冷卻則選取公開發(fā)表的帶尾緣劈縫的平面葉柵。幾種冷卻模型對(duì)附加損失的計(jì)算結(jié)果表明：氣膜冷卻中，速度系數(shù)增量法模型和Shapiro修正模型能基本反應(yīng)出附加損失和流量的關(guān)系，在相對(duì)流量0.05時(shí)與CFD結(jié)果相比分別相差14.9%和19.1%；尾緣冷卻中，速度系數(shù)增量法和Schobeiri模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，其中速度系數(shù)增量法的適用范圍為相對(duì)冷氣