某型軸流燃?xì)鉁u輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防中的地位越來(lái)越重要。而渦輪作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，其設(shè)計(jì)工作受到越來(lái)越多的國(guó)家重視?，F(xiàn)代渦輪向著高負(fù)荷方向發(fā)展，葉片流道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)趨于復(fù)雜化和高速化，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)跨音速流動(dòng)，甚至是超音速流動(dòng)。因此對(duì)跨音速渦輪的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的研究，以及對(duì)跨音速渦輪的數(shù)值模擬和性能的提高是近些年國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　跨音速渦輪的損失主要包括葉型損失、二次流損失、端壁損失、葉頂泄漏損失以及導(dǎo)向器根部和

2、轉(zhuǎn)子上部的激波損失。本文采用了可控渦設(shè)計(jì)思想，可以有效的提高根部反動(dòng)度，減小頂部的反動(dòng)度。根部反動(dòng)度的提高可以在一定程度上減小導(dǎo)向器根部的激波強(qiáng)度和超音區(qū)域；而頂部反動(dòng)度的減小，可以減弱轉(zhuǎn)子上部的激波強(qiáng)度和超音區(qū)域。研究結(jié)果表明，通過(guò)調(diào)整各截面的葉型角和厚度沿子午方向的分布，實(shí)現(xiàn)合理分配各葉型截面以及子午方向的氣動(dòng)負(fù)荷，是獲得高氣動(dòng)性能跨音速渦輪的有效方法。此外，設(shè)計(jì)中還采用了后掠葉片的設(shè)計(jì)方法，使葉片壓力呈現(xiàn) C型分布，驅(qū)使流體從兩端

3、向中間流動(dòng)，中間流體卷吸兩端低能流體，減小兩端端壁損失，提高了渦輪的氣動(dòng)性能。
　　本文從設(shè)計(jì)要求開(kāi)始，進(jìn)行一維和三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)，采用可控渦扭曲規(guī)律，獲得葉片尺寸，使用商用軟件 CFX進(jìn)行三維氣動(dòng)計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正。最終獲得了滿足設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)結(jié)果。分析了設(shè)計(jì)工況下的三維流場(chǎng)，研究了新設(shè)計(jì)方案相對(duì)于原方案的改進(jìn)之處。分析了在渦輪工作條件改變時(shí)，渦輪所表現(xiàn)出的流量效率等特性。最后對(duì)新設(shè)計(jì)渦輪進(jìn)行了強(qiáng)度分析，在耦合了壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)