航空渦輪損失預(yù)估方法研究.pdf

1、渦輪尤其是冷卻渦輪，內(nèi)部流動非常復(fù)雜，其流動損失理論性解析計算方法尚不成熟，而CFD方法計算周期長且工作量大，如使用較準確的渦輪經(jīng)驗損失模型則可有效提高渦輪葉柵設(shè)計和葉片造型工作效率。本文在綜合近60年來國外多種非冷卻及冷卻渦輪損失模型的基礎(chǔ)上全面闡述了它們的算法原理、基本假設(shè)和計算步驟，并進行了對比和討論。同時利用C++開發(fā)一套損失計算軟件來驗證各模型的準確性。
　　非冷卻方面，以自主設(shè)計的某雙級渦輪第二級為研究對象，開展11種

2、渦輪損失模型及計算流體動力學(xué)(CFD)計算結(jié)果的對比研究。利用軟件計算了葉根、葉中、葉尖三個截面處靜子、轉(zhuǎn)子的損失和渦輪級效率，同時還預(yù)測了不同攻角和柵距下的損失變化。對比表明：Traupel模型、Zehner模型、Soderberg模型、AMDC模型、Kacher模型和Moustapha模型的效率計算結(jié)果較好，與CFD相差在0.1％~0.7%之間，其中Zehner模型和Kacher模型能準確地預(yù)測出非設(shè)計點不同攻角下的損失大小。

3、>　　冷卻方面，氣膜冷卻選取自主設(shè)計的渦輪并在靜葉處采用源項點技術(shù)模擬氣膜孔冷卻，尾緣冷卻則選取公開發(fā)表的帶尾緣劈縫的平面葉柵。幾種冷卻模型對附加損失的計算結(jié)果表明：氣膜冷卻中，速度系數(shù)增量法模型和Shapiro修正模型能基本反應(yīng)出附加損失和流量的關(guān)系，在相對流量0.05時與CFD結(jié)果相比分別相差14.9%和19.1%；尾緣冷卻中，速度系數(shù)增量法和Schobeiri模型的計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好，其中速度系數(shù)增量法的適用范圍為相對冷氣