某型超音速冲击式氧涡轮叶型气动优化

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1、第40卷第5期火箭推进V01．40．No．52014年10月JOURNALoFRocKETPRoPuLsIoNOct．2014某型超音速冲击式氧涡轮叶型气动优化李旭升，郑继坤，吴玉珍(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：使用NUMECA软件对某型超音速两级冲击式涡轮进行了全三维定常湍流流场计算，分析了计算结果。以此为基础，通过修改叶型得到性能较高的涡轮叶型设计，并对比了优化前后涡轮内部流场。以三维计算结果为基础，分析涡轮内部流动损失，在保证氧涡轮原有机械结构不做大的改变、输入条件不变的情况下，对涡轮叶型进行优化研究。以叶型参

2、数为变量，以总静效率(在总总效率的基础上考虑余速损失而得)为目标函数，通过反复修改各个叶型参数，然后对每次修改过的叶片进行三维计算，通过比较涡轮总静效率大小判断叶型优劣。通过优化，获得了效率更高、做功能力更强的涡轮叶型。研究成果对工程研制有一定的指导意义，总结的涡轮气动设计及优化方法，对涡轮的设计具有借鉴作用。关键词：冲击式涡轮；超音速叶型；气动优化中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2014105—0044—06Aerodynamicoptimizationforbladeprofileofasu

3、personicimpulseoxygenturbineLIXu—sheng，ZHENGJi-kun，WUYu—zhen(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China)Abstract：Three—dimensionalsteadyturbulentflowfieldinsideasupersonicoxygenturbinewascalculatedwithNUMECAsoftware，andthecalculatedresultswereanalyzed．Onba

4、sisofthecalculationandanalysis，ahigh—performanceturbinebladeprofilewasgotbymodifyingtheshapeoftheblade．Theinternalflowfieldsbeforeandaftermodificationwerecompared．Onbasisofthethree—dimensionnumericallysimulation，thevariousflowlossesinsidetheoxygenturbinewereanalyzed．Un

5、dertheconditionofkeepingtheinitialmechanicalconstructionoftheoxygenturbineandrequirementsfromenginedesign，theinitialbladesprofileofturbinewasoptimized．Takingthebladeparametersasvariablesandtotal—staticefficiencyasoptimizationobjective，theparametersofbladeprofilewererep

6、eatedlychanged，the3一Dcalculationwasperformedaftereachchange，thetotal—staticefficienciesoftheturbinewerecomparedforjudgingwhetherthebladeprofileisgoodornot．Byoptimization，anewturbinebladeprofilewithhigherefficiencyandpowerwasachieved．The收稿日期：2014—02—11；修回日期：2014—03—28基金

7、项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2011JY06)作者简介：李旭升(1986一)，男，研究生，研究领域为涡轮泵设计第40卷第5期李旭升，等：某型超音速冲击式氧涡轮叶型气动优化45resultshavecontributiontoengineeringresearch．Themethodsoftheaerodynamicdesignandoptimizationaresummarized．Keyworda：impulseturbine；supersonicbladeprofile；aerodynamicsoptimizationO

8、引言冲击式涡轮作为液体火箭发动机最常用的装置之一，其效率直接影响整个发动机的性能。因此对涡轮叶型进行优化、提高涡轮效率对于实际工程有很大的必要性。通过三维计算、优化得到性能更好的涡轮，可以节约研制时间和成本。本文选用NUMECA软件对