一种大负荷低压涡轮叶型的气动性能VIP免费

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第24卷第12期2009年12月航空动力学报JournalofAerospacePowerVol.24No.12Dec.2009文章编号:100028055(2009)1222711208一种大负荷低压涡轮叶型的气动性能罗华玲,乔渭阳,许开富(西北工业大学动力与能源学院,西安710072)摘要:基于Lantry2Menter转捩模型,分别对Zweifel升力系数为112的一种大负荷低压涡轮叶型在定常来流不同湍流度、雷诺数条件下,上游非定常、周期性尾迹作用下的流动进行了数值模拟.计算结果表明,定常来流低雷诺数条件下,湍流度对该大负荷叶型的气动性能影响较大;上游非定常、周期性尾迹对叶型吸力面分离泡的抑制作用可进一步减小低雷诺数条件下的叶型损失.计算结果揭示了该大负荷叶型在低压涡轮内部真实流动环境中的表面流动及损失特征,对国内现行低压涡轮设计有着较好的启示.关键词:转捩模型;大负荷叶型;湍流度;非定常尾迹;低压涡轮中图分类号:V23113文献标识码:A收稿日期:2008211227;修订日期:2009203225作者简介:罗华玲(1983-),男,湖南邵东人,博士生,研究方向为大负荷低压涡轮叶片表面流动及控制机理研究.Aerodynamicperformanceofahighly2loadedlow2pressureturbineprofileLUOHua2ling,QIAOWei2yang,XUKai2fu(SchoolofPowerandEnergy,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:BasedonLantry2Mentertransitionmodel,aerodynamicsofahighly2loadedlow2pressure(LP)turbineprofilewithaZweifelliftcoefficientof112atdifferentfreestreamturbulenceintensitiesandReynoldsnumbers,bothundersteadyandunsteadyinflowcondi2tions,werenumericallyinvestigatedinthispaper.Thenumericalresultsshowthat,thefreestreamturbulenceintensityhasremarkableeffectsontheboundarylayerflowonthepro2filesuctionsurfaceandtheprofilelossatlowReynoldsnumbersundersteadyinflowcondi2tions.AtlowReynoldsnumbersandlowfreestreamturbulenceintensity,theunattachedseparationflowexistingonthesuctionsurfacenearthetrailingedgeleadstotherapidin2creaseoftheprofilelossrelativetothatathighfreestreamturbulenceintensity.Thesup2pressionoftheseparationbubblebyupstreamunsteadyandperiodicwakescanfurtherre2ducetheprofilelossatlowReynoldsnumbers.ItcanbeconcludedthatthecurrentLPtur2binedesignsystemshouldtakeintoaccountandmakewelluseofthetrueenvironmentchar2acteristicofhighfreestreamturbulenceintensityinLPturbines.Keywords:transitionmodel;highly2loadedprofile;turbulenceintensity;unsteadywake;low2pressureturbine半个世纪以来,为了满足民用航空对经济效益的孜孜追求及社会对环境保护日益增长的需要,民用涡扇发动机的涵道比不断提高.当代大型宽体客机无一例外地采用大涵道比涡扇发动机作为动力装置.提高涵道比意味着增大风扇直径,从而将增大高转速下风扇叶尖速度,导致风扇气动性能恶化.若要降低风扇的气动损失,就必须降低风扇转©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net航空动力学报第24卷速.相应地,驱动风扇的低压涡轮转子的转速须随之降低,从而导致低压涡轮的单级功输出减小,为了满足风扇的功需求就须增加低压涡轮的级数.所以,大涵道比涡扇发动机低压涡轮级数较多(通常为4～6级),质量较大(可占至发动机总质量的30%[1]),制造成本昂贵(约占发动机总成本的15%[1]).经过50多年的研究和发展,低压涡轮的气动效率已达到很高的水平(效率提高了约10个百分点,达到90%以上),欲进一步提高低压涡轮的气动效率已变得相当困难[1].在此背景下,进一步减轻低压涡轮的质量对于未来民用高性能大涵道比涡扇发动机设计而言,显得非常重要[2].采用大负荷或超大负荷叶型设计以减少低压涡轮单级的叶片数已成为低压涡轮叶型设计的一个新的趋势,国外文献表明,在效率满足设计要求的前提下,采用超大负荷叶型设计的BR715低压涡轮的叶片数目比采用传统叶型设计的叶片数目减少了近30%[3].当前,...