涡轮部件流场计算

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1、3GE公司E涡轮部件全三维流场计算与分析曾军，王丽，王彬中航工业燃气涡轮研究院6105003[摘要]采用全三维CFD软件ANSYSCFX分别对GE公司带冷气的E两级高压涡轮、五级低压涡轮及共14排叶片的涡轮部件进行了全三维计算，湍流模拟采用带转捩模型ShearStressTransport（SST）二方程模型。为了模拟气膜冷气喷射的影响，采用了源项模拟技术。计算结果与试验值及部分设计值进行了对比，结果表明CFX软件对气冷多级涡轮流场模拟具有较3高的精度。通过研究掌握了E发动机涡轮部件的设计特点和规律，为独立自主地开展先进民用航空发动机涡轮部件的研制提

2、供一定的参考和借鉴。[关键词]民用发动机，涡轮，CFD，湍流模型，转捩Computedandanalysisoffull-3DflowofGEEnergyEfficientEngineTurbineComponentsZengJun，WangLi，WangBinAvicGasTurbineEstablishment,610500[Abstract]Full-3DCFDsimulationwascarriedoutbycommercialCFDsoftwareANSYSCFXonatwo-stagehighpressureturbineandafive

3、-stagelowpressureturbinewhichincludingfourteen-rowbladesdesignedbyGE.Thesourcetermmethodwasusedtosimulatethefilmcoolingofblades.Thetwo-equationturbulencemodelSSTwithtransitionwasselectedtocomputetheturbulentflow.Thecomputeddatawascomparedparticularlytotheexperimentdataanddesign

4、data.ItshowsthattheCFXsoftwarehashighaccuracyontheflowfieldsofmulti-stagecoolingturbine.ThedesigncharacteristicandrulesofEnergyEfficientEngineTurbineComponentswereobtained.Itofferedthereferencefordevelopingindependentlycivilaviationengineturbinecomponents.[Keyword]Civilengine,T

5、urbine,CFD,Turbulencemodel,Transition1前言在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020）》和“十一五”规划纲要中，国家已将大型飞机定为16个重大专项工程之一。我国于2007年重新启动了“大飞机”研制工1程项目。这个项目同时要研制大型运输机和干线客机。大运和干客采用的发动机都是2～4台大涵道比涡扇发动机。振兴航空，动力先行。要上“大飞机”工程项目，大涵道比涡轮风扇发动机的研制就显得尤为迫切。目前世界上能独立研制各类飞机的国家有20多个，但能独立研制航空发动机的却只有美、俄、英、法、德等少数几个国家。正因

6、为如此，这些国家长期以来一直将航空发动机列为国家战略性产业，其核心技术严格禁止向国外出口或转移，从而形成航空动力的全球垄断。为配合大飞机工程这一目标的实现，国内正在开展民用大涵道比涡轮风扇发动机的设计和研究工作。由于民用大涵道比涡扇发动机的设计和使用的特殊性，国内在其产品的研制和生产方面还是空白，亟待解决设计、试验和制造等方面的关键技术。因此很有必要了解国外先进涡扇发动机的设计参数和特征。70年代中期到80年代初，美国为保持商用航空运输动力发展上的优势，由NASA主持实3施了高效节能发动机（EnergyEfficientEngine），即E研究计划，

7、目的是为下一代民用航空发动机研制提供技术储备。这一计划的实施，不仅使高负荷跨音速压气机、低污染短环燃烧室和跨音速大负荷涡轮等部件设计研制技术有了更大进展，而且按预定目标完成了样机的整机试验。它的研究成果很快被应用于新研制的航空发动机，如CF6-80C2、CFM56-5、3PW2037、PW4000、V2500等；大涵道比民用涡扇发动机GE90，广泛采用E发动机的研究成果，33并直接应用E发动机的核心机技术。因此了解和掌握E涡轮的设计规律和特点，对提高我国涡轮设计技术水平和独立自主的研制先进民机涡轮是非常必要和有益的。3本文根据文献[1,2]提供的数据

8、，对GE公司E涡轮部件进行全三维计算和分析。文中分别对两级高压涡轮、五级低压涡轮试验件及整个涡轮部件设计点的