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1、2005年8月推进技术Aug12005第26卷第4期JOURNALOFPROPULSIONTECHNOLOGYVol126No143边界层特性对雷诺数变化的敏感性分析11112冯涛,程洪贵,杨琳,邹正平,李维(1.北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室,北京100083;2.中国航空动力机械研究所,湖南株洲412002)摘要:通过对有压力梯度下的边界层进行研究,模拟低压涡轮叶片表面边界层的发展过程,并分析了叶片表面不同负荷分布形式情况下吸力面边界层特性对雷诺数的敏感程度。计算中,分别采用了三种典型的涡轮气动负
2、荷分布形式:后加载、前加载、均匀加载等,并分别模拟了三种不同的雷诺数下的边界层发展情况。结果表明:在同一雷诺数情况下,不同负荷分布形式吸力面边界层发展呈现出明显差异;而不同负荷分布形式下叶片表面边界层特性对雷诺数的敏感程度也不一样,相对而言,均匀加载形式对雷诺数的敏感程度最小,更适应低雷诺数条件下工作。++关键词:低压涡轮;负荷分布;雷诺数;边界层中图分类号:V23113文献标识码:A文章编号:100124055(2005)0420328207ReceptivityofboundarylayertoReynolds
3、number11112FENGTao,CHENGHong2gui,YANGLin,ZOUZheng2ping,LIWei(1.NationalKeyLaboratoryofAircraftEngine,BeijingUniv.ofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China;2.ChineseAviationPowerplantResearchInst.,Zhuzhou412002,China)Abstract:Boundarylayerswithdifferentp
4、ressuregradientwereinvestigatedtosimulatebladeboundarylayerdevelop2mentoflowpressureturbine.ThereceptivityofsuctionsideboundarylayertoReynoldsnumberatdifferentloadingdistribu2tionswasalsoanalyzed.Threetypicalloadingdistributionsofturbineblades:aft2loading,fore
5、2loadinganduniformloadingwereusedinthesimulationwiththreedifferentReynoldsnumbers.Numericalresultsindicatethat,thedevelopmentsofsuc2tionsideboundarylayerofthreeloadingdistributionshaveevidentdifferencesatthesameReynoldsnumber.Thereceptivityofbladeboundarylayer
6、toReynoldsnumberisdifferentfordifferentloadingdistributions.Uniformloadinghasthelowestrecep2tivitytoReynoldsnumber,whichissuitabletothelowReynoldsnumbercondition.++Keywords:Lowpressureturbine;Loadingdistribution;Reynoldsnumber;BoundarylayerAE3007H在高空巡航时(高度为191
7、8km,速度为1引言17614m/s)燃油率急剧上升,其主要原因是:低压涡小型商务客机在巡航状态下,低压涡轮内流动雷轮效率比在常规飞行时的低压涡轮效率降低高达6[1]诺数(基于轴向弦长和出口气流速度)一般约为410个百分点。同样的情况存在于PW545发动机中,4×10。而对于飞行高度更高,尺寸更小的航空器来试验表明:此发动机在高空巡航时低压涡轮叶片表面说,雷诺数会降至更低。在如此低的雷诺数条件下,会产生流动大面积分离,使得其效率下降6%左[2]低压涡轮叶片表面的边界层大部分区域处于层流状右。态,由于层流难以抗拒逆压
8、梯度的作用,极易在吸力为了设计高性能、低耗油率航空发动机,关键的面的尾缘引起大面积分离,导致损失迅速增加和效率任务之一就是要在低雷诺数涡轮设计领域内取得突急剧下降。美国无人侦察机“全球鹰”所用发动机破,而要设计低雷诺数条件下工作的高性能涡轮,就3收稿日期:2004211219;修订日期:2005203205。基金项目:航空基础学科基金(03C51030);国
