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《双级对转压气机流场分析研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2006年2月西北工业大学学报Feb.2006第24卷第1期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVol.24No.1双级对转压气机流场分析研究▋王掩刚,刘波,陈云永,姜健(西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防重点实验室,陕西西安710072)摘要:以设计的某对转压气机级为研究对象,应用FINE/Turbo和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较
2、小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。关键词:对转技术,压气机,特性中图分类号:V211.6文献标识码:A文章编号:1000-2758(2006)01-0097-05在现代先进航空动力装置迅猛发展的今天,发究工作[4,5],取得了可喜进展,并建立了对转涡轮研动机推重比逐年提高,对转
3、技术作为提高发动机性究试验台。但在对转压气机/风扇的相关研究方面,能的有效技术之一越来越受到重视。目前,对转概念从公开发表的资料来看,国外只是进行了少量的初在飞机发动机上有许多成功的应用,如:安-70飞机步研究工作[6,7];国内的研究也仅限于对旋风机[8]。发动机引入对转桨扇以其独特的推进方式取得很好本文以数值模拟的方式对设计的双级对转压气机流的性能,目前已经进入实用化阶段;F119发动机中场进行分析研究,探索两排对转叶片间的流场参数采用了涡轮双转子对转技术,使飞机在不开加力的分布特点,为优化对转压气机设计提供依据,也为今状态下长时间超声速巡
4、航飞行。资料分析表明对转后我国独立研制对转发动机提供技术储备。设计方案有独特的优势:结构方面,由于减少静叶排,缩短了发动机的轴向长度,结构重量减轻,可以1研究对象及计算方法概述大幅度提高发动机推重比;其次,两个对转转子中介轴承在转轴对转时内外套转向相反,降低了滚珠架本文以设计的双级对转压气机试验台为研究对与外套的相对转速,可有效减轻轴承的磨损;另外,象,运用数值模拟手段,研究对转条件下压气机中流转轴对转使传到飞机上的合力矩大幅降低,可以大场变化规律,以期为后续研究和对转压气机优化设大提高飞机的机动性能和可靠性[1];而在气动方面,计做初步分析。
5、该对转压气机几何参数如下:1级转由于取消了静子部件,在转子气动布局较好的情况子转速为8000r/min,2级转子转速为-8000r/下,气动损失也可以明显减小。min(从进口向下游看,转子R1为顺时针旋转;转子国内外在对转涡轮技术研究方面已经进行了大R2为逆时针旋转),各排叶片数目分别为:进口导叶量卓有成效的研究工作,并取得了许多有价值的研22、1级转子19、2级转子20、出口导叶32;设计性究成果[2,3],并且国外对转涡轮已经进入实用化。在能参数分别为:流量6.4kg/s、总压比1.22、绝热效国内,中国科学院工程热物理所蔡睿贤、徐建中等人
6、率0.86。数值计算采用NUMECA软件包,应用有也相继开展了1+1/2级对转涡轮的设计和试验研▋收稿日期:2005-03-28基金项目:西北工业大学青年创新基金资助作者简介:王掩刚(1976-),西北工业大学讲师,主要从事叶轮机气动热力学的研究。·98·西北工业大学学报第24卷限体积法求解圆柱坐标系下三维定常Navier-Stokes方程组。空间离散采用中心差分格式,时间项采用四阶Runge-Kutta方法迭代求解,CFL数取3.0,紊流模型采用Boldwin-Lomax代数模型,同时采用隐式残差光顺方法以及多重网格技术以加速收敛过程。边界条
7、件进行如下设定,即进口给定总压(101350.0Pa)、总温(288.15K)以及气流角(轴向进气),出口给定静压,各个工况进口边界条件相同,出口边界反压不同,计算网格使用NUMECA软件图2流量效率特性包中的AUTO-GRID模块,自动生成H-I型网格,网格总数为1762918。以在较小的空间里实现较高的压比,并且在本算例下,效率较高的区间保持在5.5kg/s～7.0kg/s之间,占该压气机工作范围的60%左右,喘振裕度也2计算结果分析讨论较大。其次,本文针对出口反压122000Pa工况(设本文首先针对该对转压气机进行了设计转速下计工况)下的
8、流场进行详细分析。在该工况下计算得多个工况的数值模拟,图1给出了本文计算以及设到的流量、压比、效率分别为6.0479kg/s、1.2484计时分析得到
