渦輪內(nèi)部非定常流動(dòng)機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、渦輪是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，其內(nèi)部流動(dòng)本質(zhì)上是非定常的。低壓渦輪因工況雷諾數(shù)低，吸力面邊界層極易發(fā)生分離；高壓渦輪展弦比小、端區(qū)二次流損失嚴(yán)重；高負(fù)荷跨聲速渦輪中還存在嚴(yán)重的尾緣激波損失。掌握渦輪內(nèi)部非定常流動(dòng)機(jī)理，對指導(dǎo)高性能渦輪的設(shè)計(jì)具有重要意義，因此本文圍繞這幾個(gè)問題開展了深入研究。
　　本文采用自主開發(fā)的CFD軟件NUAA-Turbo作為研究工具，首先在其基礎(chǔ)上添加了引入轉(zhuǎn)捩準(zhǔn)則后的SA湍流模型、六階對稱WENO格式、DE

2、S算法、雙時(shí)間步非定常算法以及相位延遲單通道非定常算法，并發(fā)展了自主的網(wǎng)格生成技術(shù)。
　　其次本文以圓柱和T106A低壓渦輪葉片為研究對象，對尾跡誘導(dǎo)邊界層的非定常轉(zhuǎn)捩進(jìn)行了數(shù)值模擬。準(zhǔn)確模擬了分離誘導(dǎo)轉(zhuǎn)捩、尾跡在葉柵通道內(nèi)的輸運(yùn)過程、尾跡的負(fù)射流特性、尾跡對層流分離的抑制作用等現(xiàn)象，揭示了周期性尾跡與邊界層非定常相互作用的機(jī)理，并指出尾跡通過頻率是重要的影響因素，合理利用尾跡來抑制邊界層的分離，對指導(dǎo)低壓渦輪的性能提升具有重要意

3、義。
　　然后本文以CW-22高壓渦輪葉片為研究對象，對端區(qū)二次流進(jìn)行了數(shù)值模擬。準(zhǔn)確捕捉了前緣馬蹄渦、通道渦等端區(qū)二次流渦系結(jié)構(gòu)，并對渦系結(jié)構(gòu)的形成和發(fā)展機(jī)理進(jìn)行了解釋，合理組織和控制二次流漩渦流動(dòng)，能夠有效減小高壓渦輪端區(qū)二次流損失。
　　此后本文對高負(fù)荷跨聲速渦輪中尾緣激波的形成機(jī)理進(jìn)行了深入研究，并對激波控制技術(shù)展開了綜述性的探討。研究發(fā)現(xiàn)尾緣基底區(qū)是尾緣激波損失的根源，通過一系列措施可以有效減弱激波強(qiáng)度、減小激波損