低压涡轮低雷诺数条件下气动性能分析

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1、第53卷第5期汽轮机技术Vol_53No．52011年10月TURBINETECHNOLOGY0ct．2011低压涡轮低雷诺数条件下气动性能分析王松涛，刘勋，周逊，冯国泰，王仲奇(哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心，哈尔滨150001)摘要：对某型航空发动机低压涡轮末级进行了数值计算，对比分析了不同雷诺数条件下该级涡轮的气动性能。通过计算分析低雷诺数条件对压力场和损失系数的影响，可以看出，与高雷诺数条件相比，在低雷诺数条件下，低压涡轮效率明显降低，损失增大，扩压段增加，横向压力梯度增加，附面层增厚。

2、雷诺数的降低，导致黏性力增加，在静叶片吸力面出现分离区，而且随着雷诺数的降低，分离区加大。关键词：低雷诺数；涡轮；数值模拟；气动性能分类号：TK471文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)05-0324-04AerodynamicPerformanceAnalysisofLowPressureTurbineatLowReynoldsNumbersWANGSong．ta0，LIUXun，ZHOUXun，FENGGuo．tai．WANGZhong．qi(EngineAerodynamics

3、ResearchCenter，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：ThispapercalculatedthelaststageofalowpressureturbineandcomparedandanalyzedtheaerodynamicperformanceatdifferentReynoldsNumbem．BycalculatingandanalyzingtheimpactoflowReynoldsnumbersfor

4、pressurefieldandlosscoeficients，comparedwiththatathighReynoldsnumbers，wecanseethatatlowReynoldsnumbers，efficiencyoflowpressureturbinedecreasessignificantly；lossesincreases；diffusersectionincreases；transverse—pressuregradientincreases；boundarylayerincras

5、sates．AsthereductionofReynoldsnumber，viscousforceincreases，withtheemergenceofseparationregionatthesuctionsideofthestator，andtheseparationregionexpandswiththeReynoldsnumberdecreasing．Keywords：lowReynoldsnumber；turbine；nume~cMsimulation；aerodynamicperform

6、ance者”对如何控制低压涡轮的分离流动进行了二维计算，0前言计算结果和实验结果吻合的很好。显然，当低压涡轮在低雷诺数条件下工作时，内部流场在低雷诺数条件影响下，高空飞行时的航空发动机高、与高雷诺数条件下的流场不同。为了更加系统的研究低雷低压涡轮工作雷诺数急剧下降，效率明显降低。低雷诺数诺数条件对于低压涡轮的影响，本文对某型航空发动机末级效应会引起发动机相关部件的效率、流通能力等参数的变叶片在多个不同雷诺数条件下进行计算，对比同一个叶型参化。文献[3]的研究工作表明，涡轮效率随雷诺数变化的数在从高到低

7、不同雷诺数量级下的气动性能。对比分析低趋势并不是线性的：在雷诺数大于1X10时，效率随雷诺数雷诺数条件对低压涡轮气动性能的影响。降低而降低的趋势较缓慢；但是雷诺数在10量级时，雷诺数的降低将导致涡轮效率急剧下降。文献[4]的研究表明，l计算方法与不同计算方案低压涡轮总损失与叶型损失趋势相同，随着雷诺数降低，尾迹区域变宽，尾迹损失比较大。高空低雷诺数条件下，二次对于某型航空发动机末级叶片原型，计算网格采用H一流的影响明显增强，二次流损失，低雷诺数情况下，端部二次0一H型网格，网格节点35万个；计算采用了

8、Spalart—allma一流与吸力面边界层的相互作用增强，直接影响端部吸力面边ras湍流模型，差分格式为二阶迎风格式。计算使用Numeca界层的发展5-6]。Johan等学者认为，进El边界层的厚度软件，通过计算，得到该级叶片出口工况雷诺数为3．8×10。对二次流的位置和大小，都有一定影响。文献[8]认为，低雷计算低雷诺数条件时，进口气动参数按照低压涡轮5级联合诺数条件下，涡轮叶栅损失增大的主要原因是涡轮叶栅吸力计算的结果给出静叶进口条件，进口总压为8