低压涡轮导向叶片平面叶栅试验及数值模拟

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1、第38卷第6期航空发动机V01．38Nf1．62012年l2月AeroengineDec．2012低压涡轮导向叶片平面叶栅试验及数值模拟刘建明，王东，马永峰(中航1业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：基于低压涡轮导向叶片平面叶栅设计性能的研究，进行了平面叶栅试验，并采用商用CFD软件NUMECA建立了平面叶栅3维计算模型，得到了各性能参数随出口等熵马赫数的变化曲线、叶片表面等熵马赫数分布曲线、以及Sl流面等墒马赫数分布。计算与试验结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合较好；本叶栅具有后加载特性，亚声速段的损失较小；在设计工况时流动状态较好，流道中没有

2、出现超声速区和激波现象关键词：平面叶栅；涡轮；导向叶片；试验；数值模拟ExperimentandNumericalSimulationofLowPressureTurbineGuideVanePlanarCascade刘建明f1984)，男，[程师，主要从事平而叶栅、扇形叶栅、涡轮级I生能试验及数LIuJian—ruing．WANGDong．MAYongfbng值模拟研究I作。fAVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute,Shenyang11()()15．China)收稿日期：2012-09—21Abstract：

3、Theplanarcascadeexperimentwasexecutedbasedonthedesignperformanceinvestigationoflowpressureturbineguidevaneplanarcaseade．Thethree—dimensionalealeultationmodeloftheplanarcascadewasbuiltbytheeommereialCFDsoftwareNUMECA．’rhevariatiunaleurvesofea(。hperformanceparameterwiththeoutletisentr

4、opieMachnumber，theisentropicMaehnumberdistributioncurvesofthevaMeSUrfaceandthedistributionnephogramsoftheisentropicMaehnunlherofS1flowsu~acewereobtained．Thecalcuhationandexperimentresultsshnwthatthesimulationresultsaccordwellwiththeexperimentalresults．Theeaseadehastheaft-loadedchara

5、cteristic．Thelossinthesubsonicsectionislow．Theflowstateiswell，andnosupersonicsectionandshockwaveexistintheflowehannelunderdesigncondition．Keywords：planarcascade；turbine；guidevane；experiment；numericalsimulation本文为验证本叶栅的设计性能，并为进行大子午O引言扩张角导向叶片的设计积累设计经验，进行平而叶栅平面叶栅吹风试验是获得叶栅速度及攻角特性试验分析和研究

6、。的常规试验手段。通过试验可以方便、经济、快速，并1试验设备及试验件详尽地研究平面叶栅中的基本流动现象，如叶片表面马赫数分布，激波的强度、形状、位置，激波与附而层试验在近声速平而叶栅风洞试验器上进行。压缩的相互作用等I“。随着计算机技术和数值模拟技术的空气通过进气阀流经进气段、扩散段、稳流段、收敛发展，数值模拟越来越多地应用于叶片机内流场研段，最后进入试验段。究。试验和数值模拟相辅相成，试验研究可以对数值试验件叶栅及叶型参数见表1。分析程序尚不能准确处理的问题提供详实的原始数表1叶栅及叶型参数据积累I，而数值模拟则可以得到试验过程中很难捕捉的试验现象，并指导试

7、验。试验和数值模拟技术相结合广泛地应用于叶栅研究l。叶栅数值模拟常用的表中：f为栅距；6为弦长；。为进口构造角；为软件有NUMECA、FLUENT、CFX和MISESII等。口构造角；i为设计攻角。第6期刘建明等：低压涡轮导向叶片平面叶栅试验及数值模拟21出口等熵马赫数设计值为0．676。在攻角范：损失增加。围内(一30。～+10。，间隔为5。，包括设计攻角)进行该。㈣J．⋯l厂I一～l／平面叶栅变(其范围为0．4—1．1)的试验。·＼l+计算值J／一、_、一_／，2计算建模。0m．030—＼1／▲＼＼／采用NUMECA软件进行建模计算，选用O2：＼．／—Sp

8、alar／一Allmaras一方程湍流