大涵道比发动机涡轮过渡段气动改型设计

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1、第4l卷第4期2015年8月航空发动机Aemen百neVol-41No．4Aug．2015大涵道比发动机涡轮过渡段气动改型设计郭泽润1，蒋首民2，孔庆国：，周琨z(1．中国航天科工集团3l研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室，北京100074；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计，并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点，在原型的基础上进行改型设计。结果表明：通过控制流向面积分布规律能够确定过渡段沿流向的压力分布，选择合

2、理的流向面积分布规律形式、改变过渡段流道型线的曲率能够改善当地的局部流动，获得更好的设计。改型设计消除了原型设计中存在的流动分离，并且减小了二次流损失，增大了过渡段的总压恢复系数。关键词：涡轮过渡段；气动设计；流动分离；二次流；大涵道比发动机中图分类号：V231-3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkl．aeroen91ne．2015．04．004Retrof_tDesign0fIntermediateTurbineDuCtofHighBypassRatioEngineGUoze—nln’，JIANGshou—rnin2，KoNGQing—gu02，zHoUKun2

3、(1．ScienceandTechnologyonscran巧ethboratory，The31stResearchInsdtuteofcAsIC，Beijillg100074，Chilla2．sch001ofEnergya11dPowerEn画neerirIg，Beihallgu

4、liversity，Be面ing100191，c11im)Abst限Ct：ThedeveIopmentofhighbypassmtioen舀nehasputforwardh培herrequirementsofthedesiglltechnologyofintemlediateturbineduct．A

5、ccordingtothe6vesteps“t11einte肿ediateturbineduct(ITD)desigIl，anaemdynaJnicdesignoftheITDofahighb)rpassratioaeroenginewaspe而玎Iled，andthree_dimensionalanalysiswasdonethereto．neⅡowfieldinthe11’Dwas锄alyzed，whilethefeaturesoftheITDweresummarized，andanewdesignwasc删edoutbasedonthat．Theresultsshowtha

6、tbycontmUingthenowareadistributionoftheIrI'D，tllepressuredistributionalongt}lenowdirectioncanbedete唧ined．BychoosingareasonabledistributionofthenowareaandcurvatureoftheITD，abetterdesigncanbeobtained．。rhenewdesigneliminatednowseparationarea'reducedthesecondarynowlossandimprovedtotalpressurereco

7、verycoemcientoftlleⅡ’D．Keywords：inte玎nediateturbineduct；aerodynamicdes远n；nowseParation；secondarynow；highbypassmtioengine0引言随着大涵道比发动机的发展，高、低压涡轮间的径向尺寸差逐渐增大，同时为了减轻涡轮风扇发动机的质量还要求过渡段的轴向尺寸尽可能小，导致目前过渡段的扩张角不断增大。作为连接高、低压涡轮的过渡部件，过渡段的设计自由度很低，根据上游高压涡轮确定过渡段的进口尺寸和气动条件，根据低压涡轮确定其出口尺寸。低压涡轮还会对过渡段出口的流场品质提出要求，例如降

8、低过渡段出口马赫数和较均匀的出口流场。这些限制条件很大程度上增加了过渡段的气动设计难度。邹正平等【1指出过渡段内部复杂流动机理优化过渡段设计对提高涡轮性能有重要作用；文献【2—8】讨论了上游静子的尾迹、气流角、支板等对过渡段内流动的影响；Mam等【9】通过试验和数值手段研究了高压涡轮转子出口气流角、尾迹对过渡段性能的重大影响。上述研究说明过渡段的设计必须依据设计点的进口气动条件进行。文献【10】通过调整流线曲率的方式优化了原型过渡段的性能；wallin等⋯]通过对过渡段流道面积分