叶型偏差对涡轮性能影响的非定常数值模拟研究

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1、第31卷第11期航空学报Vol·31No．112010年11月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICANov．2010文章编号：1000—6893(2010)11—2130—09叶型偏差对涡轮性能影响的非定常数值模拟研究张伟吴1’2，邹正平1’2，李维3，罗建桥3，潘尚能3(1．北京航空航天大学航空发动机气动热力国家科技重点实验室，北京100191)(2．北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心，北京100191)(3．中国航空动力机械研究所，湖南株洲412002)UnsteadyNumericalSimulationInvestig

2、ationofEffectofBladeProfileDeviationonTurbinePerformanceZhangWeiha01“，ZouZhengpin91～，LiWei3，LuoJianqia03，PanShangnen93(1．NationalKeyLaboratoryofScience&TechnologyonAero-EngineAero—Thermodynamics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)(2．AeroengineNumericalSim

3、ulationResearchCenter，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)(3．ChineseAviationPowerplantResearchInstitute，Zhuzhou412002，China)摘要：叶型的加丁和装配误差难以避免，这将对涡轮的气动性能产生一定的影响。采用定常和非定常数值模拟结合整机实验的方法，研究了叶型偏差对涡轮气动性能及内部非定常流动细节的影响，并比较r定常和非定常计算结果的差别。研究结果表明：在整个工作范围内，叶型偏差都会造成涡轮性能

4、的明显下降，通道涡和泄漏流的发展、前缘吸力峰的强度，激波的形态和强度等流动结构以及叶排间的非定常相互作用都会随叶型的变化而显著改变，而非定常数值模拟对涡轮气动性能和流动结构受叶型偏差影响的捕捉更为准确。关键词：叶型偏差；涡轮；气动性能；数值模拟；非定常中图分类号：V231．3文献标识码：AAbstract：Turbineprofiledeviationcanhardlybeavoidedinmanufacturingpractice，whichmayaffectthebe—havioroftheturbine．Toinvestigatetheeffectofprof

5、iledeviationonturbineperformanceandondetailsoftheflowfield，steadyandunsteadynumericalsimulationsofaturbineincombinationwithexperimentsonacom-pleteenginearecarriedoutandthenumericalsimulationresultsarealsocomprehensivelycompared．Thefind-ingsindicatethatprofiledeviationcanweakenturbinepe

6、rformanceconsiderablyinthewholeoperatingrange．Italsoshowsthattheunsteadyinteractionbetweenthebladerowsandthestructuresoftheflowfield，suchasthedevelopmentofpassagevortexandtipleakageflow，theintensityoftheleadingedgesuctionspikeandtheshapeandintensityofshockwaves。wouldallalteragreatdeala

7、stheprofilechanges．Inaddition，theresultsdemonstratethatunsteadynumericalsimulationcancapturetheseinfluencesmoreprecisely．Keywords：profiledeviation；turbine；aerodynamicperformance；numericalsimulation；unsteady作为航空发动机的关键部件，涡轮对整台发动机的气动性能、可靠性以及经济性的影响至关重要。为提高涡轮部件的气动效率，国内外研究者进行了长期且卓有成效的研究，对涡