小流量涡轮叶片三维造型对流动影响的研究

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1、硕士学位论文小流量涡轮叶片三维造型对流动影响的研究INVESTIGATIONOFTHEEFFECTSOF3DBLADEDESIGNONALOWFLOWRATETURBINE赵智源哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TK471学校代码：10213国际图书分类号：621.438密级：公开工程硕士学位论文小流量涡轮叶片三维造型对流动影响的研究硕士研究生：赵智源导师：周逊教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK471U.D.C:621.

2、438DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONOFTHEEFFECTSOF3DBLADEDESIGNONALOWFLOWRATETURBINECandidate：ZhaoZhiyuanSupervisor：Prof.ZhouXunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyscienceandEngineeringDateofD

3、efence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要在直升机的发展过程中，几乎所有的直升机性能特性都取决于其发动机性能，而涡轮是涡轴发动机中的核心部件之一，其性能的优劣直接制约着涡轴发动机甚至直升机的发展。与其它航空燃气轮机相比，涡轴发动机具有流量小、转速高、体积小等特点，这也就直接导致了涡轮内流场结构复杂，叶片的展弦比低，流道内进口附面层较厚，占整个叶高的百分比增大，导致强的二次流产生，同时低能流体在端区集聚，损失增加。本

4、文以某型涡轴发动机动力涡轮为研究对象，对第一级静叶进行弯扭叶片设计，通过对常规叶片和弯扭叶片叶栅级计算结果进行了对比，得到采用弯扭叶片给级的流场带来的变化，从通道涡的发展及效率和密流沿叶高的分布等方面分析了级效率升高的原因。研究了不同弯角下采用弯叶片对静叶和动叶流场的影响，分析了各气动参数随弯角改变的变化趋势及原因，同时对静叶和动叶间的匹配进行了研究。在最佳弯角的基础上进行扭曲设计，静叶扭曲后对动叶产生影响，从二次流发展及效率和密流沿叶高分布的角度研究了级效率变化的原因，同时研究了叶片折转角改变后对匹配的影响。对弯扭叶片进行了非定常计算，并与定常

5、计算结果进行了对比，发现定常与非定常时均结果得到的二次流的影响作用机理不同，这是由于动静叶交界面上是否采用混合平面处理方法导致的。通过本文的研究，得到了小流量涡轴发动机中应用弯扭叶片时的设计方法，积累了叶片弯曲和扭转的设计经验，为小流量涡轮叶片的设计提供了一定的参考。关键词：涡轴发动机；动力涡轮；弯扭叶片；二次流；非定常I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractInthedevelopmentofhelicopters,theperformanceofalmostallofthemdependsontheturboshaftengine,inw

6、hichturbineplaysakeypart.Andtheimprovementofturboshaftengineandhelicoptergreatlyreliesontheperformanceofturbine.Comparedwithotheraircraftgasturbines,turboshafthasthecharacteristicsoflowflowrate,highrotatingspeedandrelativelysmallsize,leadingtocomplexflowconditions,lowaspectra

7、tioandthickboundarylayer.Thehighproportionofboundarylayerincascadeintensifiedthesecondaryflowandtheaccumulationoflowenergyfluidneartheendwalls,whichincreasesthelosses.Apowerturbineinturboshafthasbeeninvestigatedinthispaper.Thebowedandtwistedstatorhasbeenutilizedinfirststagean

8、dcomparedwithanormalbladewithstraightstackingline.Itcanbeseenthatsev