带有超高负荷高压级1＋1／2对转涡轮低压涡轮设计与分析

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1、第53卷第6期汽轮机技术V0lJ53No．62011年12月TURBINETECHNOLOGYDec．2011带有超高负荷高压级的1+1／2对转涡轮低压涡轮的设计与分析周杰，王会社，张磊，雒伟伟，徐静静，徐建中(1中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2中国科学院研究生院，北京100190)摘要：开展了带有超高负荷高压级的1+1／2对转涡轮低压级设计与研究。首先对该超高负荷涡轮进行特性分析，提出了1+1／2对转涡轮低压涡轮的设计目标，并进行了低压涡轮的详细设计与分析。研究结果表明，所设计的1+1／2对

2、转涡轮低压级基本达到设计要求；1+1／2对转涡轮出口背压的变化，对低压级流场产生直接显著的影响，但对高压级流场的影响较弱。关键词：超高负荷涡轮；1+1／2对转涡轮；涡轮设计分类号：V231．3文献标识码：A：艾章编号：1001-5884(2011)06-0401-05DesignandAnalysisofLowPressureTurbineofVanelessCounter．rotatingTurbineWithHighly．1oadedHighPressureStageZHOUJie，WANGHui．she

3、，ZHANGLei，LUOWei．wei，XUJing-jing，XUJian。zhong(1InstituteofEngineeringThermophysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences．Bdjing100190。China)Abstract-Thelowpressureturbineofavanelesscounter—rotatingturbine

4、(VCRT)withhighly—loadedhighpressurestagewasdesignedandsimulatedinthispaper．Afteranalyzingtheperformanceofthehighly—loadedturbine，thedesigntargetofthelowpressurestageoftheVCRTwasproposed，accordingtowhichthelowpressureturbinewasdesignedandstudied．Simulationre

5、sultsshowthatthedesigntargetofthelowpressurestageoftheVCRThasbeenachieved；thechangesofbackpressureinVCRThassignificantinfluencesontheflowfieldofthelowpressurestage，whichtheeffectontheflowfieldofthehighpressurestageisweak．Keywords：highly-loadedturbine；vanele

6、sscounter-rotatingturbine；turbinedesign2．4的单级超高负荷涡轮的研究。国内自90年代末以来针0前言对1+1／2对转涡轮进行了大量的研究工作，且近年来呈上升的趋势。不过国内外针对超高负荷涡轮的对转研究作为航空发动机关键部件之一，涡轮技术的发展有两种尚未见报道。‘趋势：提高涡轮前温度，增加涡轮负荷、减少涡轮叶片排排鉴于超高负荷跨音速涡轮在未来航空发动机研制中的数⋯。采用超高负荷涡轮技术是提高涡轮负荷的有效途径，重要性和先进性，同时对转涡轮技术已成为涡轮技术的发展而使用对转涡

7、轮技术可以显著的提高推重比，提升航空发动方向，本文认为可以将超高负荷涡轮技术与对转涡轮技术进机性能。综观美国现役发动机、验证机、预研计划——行有效结合，设计出带有超高负荷涡轮级的对转涡轮。超高IHPTET计划实施的各阶段，可以看出美国在涡轮设计方负荷涡轮相比于常规涡轮，具有出口气流角大、出口马赫数高的特点。若采用常规低压涡轮与超高负荷涡轮匹配，则需面的趋势是：常规一常规高负荷一1+1对转一1+1／2对转，要低压涡轮导叶提供足够大的气流折转，这必将造成损失增这一趋势说明在高负荷涡轮的基础上采用1+1／2对转涡轮

8、加、效率降低；此时，若采用对转涡轮的设计思路，则可以有技术是涡轮技术的发展方向。效的解决这一不足，并降低损失、提高推重比。国外的Louis、Huber等针对1+1／2对转涡轮已开展了大量的研究工作，其研究结果显示出1+1／2对转涡轮l原型超高负荷高压级涡轮性能分析及对的效率优势；F120发动机的研制成功最终确立了1+1／2对转方案的研究转涡轮具有实用价值的先进部件技术的地位。此外，Vlasic等人。