某型軸流燃氣渦輪氣動設計及強度分析.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，其設計工作受到越來越多的國家重視?，F(xiàn)代渦輪向著高負荷方向發(fā)展，葉片流道內(nèi)的流動狀態(tài)趨于復雜化和高速化，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計理論和設計方法的研究，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向器根部和

2、轉子上部的激波損失。本文采用了可控渦設計思想，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，可以減弱轉子上部的激波強度和超音區(qū)域。研究結果表明，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荷，是獲得高氣動性能跨音速渦輪的有效方法。此外，設計中還采用了后掠葉片的設計方法，使葉片壓力呈現(xiàn) C型分布，驅使流體從兩端

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。
　　本文從設計要求開始，進行一維和三維氣動設計，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，對設計結果進行修正。最終獲得了滿足設計要求的設計結果。分析了設計工況下的三維流場，研究了新設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。最后對新設計渦輪進行了強度分析，在耦合了壓力場和溫度場