某型軸流燃氣渦輪氣動設(shè)計及強度分析.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，航空發(fā)動機在國民經(jīng)濟和國防中的地位越來越重要。而渦輪作為航空發(fā)動機的核心部件，其設(shè)計工作受到越來越多的國家重視。現(xiàn)代渦輪向著高負(fù)荷方向發(fā)展，葉片流道內(nèi)的流動狀態(tài)趨于復(fù)雜化和高速化，經(jīng)常會出現(xiàn)跨音速流動，甚至是超音速流動。因此對跨音速渦輪的設(shè)計理論和設(shè)計方法的研究，以及對跨音速渦輪的數(shù)值模擬和性能的提高是近些年國內(nèi)外關(guān)注的熱點。
　　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)計思想，可以有效的提高根部反動度，減小頂部的反動度。根部反動度的提高可以在一定程度上減小導(dǎo)向器根部的激波強度和超音區(qū)域；而頂部反動度的減小，可以減弱轉(zhuǎn)子上部的激波強度和超音區(qū)域。研究結(jié)果表明，通過調(diào)整各截面的葉型角和厚度沿子午方向的分布，實現(xiàn)合理分配各葉型截面以及子午方向的氣動負(fù)荷，是獲得高氣動性能跨音速渦輪的有效方法。此外，設(shè)計中還采用了后掠葉片的設(shè)計方法，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，中間流體卷吸兩端低能流體，減小兩端端壁損失，提高了渦輪的氣動性能。
　　本文從設(shè)計要求開始，進行一維和三維氣動設(shè)計，采用可控渦扭曲規(guī)律，獲得葉片尺寸，使用商用軟件 CFX進行三維氣動計算，對設(shè)計結(jié)果進行修正。最終獲得了滿足設(shè)計要求的設(shè)計結(jié)果。分析了設(shè)計工況下的三維流場，研究了新設(shè)計方案相對于原方案的改進之處。分析了在渦輪工作條件改變時，渦輪所表現(xiàn)出的流量效率等特性。最后對新設(shè)計渦輪進行了強度分析，在耦合了壓力場和溫度場