高負(fù)荷渦輪非軸對(duì)稱端壁扇形葉柵流場(chǎng)數(shù)值研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的不斷發(fā)展，對(duì)渦輪負(fù)荷也提出了更高的要求。渦輪負(fù)荷的增加會(huì)導(dǎo)致?lián)p失的增加，因此深入了解高負(fù)荷渦輪內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理顯得至關(guān)重要。葉輪機(jī)械由于內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜，其中二次流損失約占總損失的30％～50％。各國(guó)專家和學(xué)者們開始對(duì)二次流損失的控制進(jìn)行大量的理論分析和試驗(yàn)研究，其中，非軸對(duì)稱端壁被研究證實(shí)可以有效控制葉柵二次流。
　　本文以某高負(fù)荷渦輪導(dǎo)向葉片為研究對(duì)象，數(shù)值計(jì)算了四個(gè)出口馬赫數(shù)0.55、0.75、0.85和0

2、.90，五個(gè)來流沖角-20°、-10°、20°、10°、0°下的葉柵流場(chǎng)。通過分析葉表靜壓、端壁和葉片吸力面極限流線、渦量和總壓損失系數(shù)，研究了出口馬赫數(shù)和來流沖角對(duì)渦輪葉柵的影響。渦輪出口馬赫數(shù)和來氣沖角發(fā)生變化時(shí)，葉柵的總損失、葉表負(fù)荷分布及渦輪內(nèi)部渦系結(jié)構(gòu)的變化。同時(shí)，將扇形葉柵的上端壁和下端壁均采用非軸對(duì)稱造型。研究了非軸對(duì)稱端壁造型對(duì)渦輪葉柵內(nèi)二次流的控制機(jī)制。分析了隨出口馬赫數(shù)和來流沖角的變化非軸對(duì)稱端壁對(duì)二次流損失特性的影

3、響規(guī)律。
　　結(jié)果表明:葉柵總損失隨出口馬赫數(shù)的增大而增大，正的來流沖角下葉柵總壓失均大于負(fù)的來流沖角下葉柵總損失。在不同出口馬赫數(shù)和來流沖角下，采用的非軸對(duì)稱端壁均可以有效地減少葉柵總損失，抑制周向二次流，但變化幅度不同。馬赫數(shù)為0.85時(shí)非軸對(duì)稱端壁改善效果最好，出口馬赫數(shù)為0.55、0.75、0.85和0.90時(shí)葉柵總損失相比原型葉柵依次減小了8.16％、10.44％、10.81％和9.85％;正的來流沖角下改善效果優(yōu)于負(fù)的