不同螺栓数目的预旋系统流动特性数值模拟-论文.pdf

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1、第9期机械设计与制造2014年9月MachineryDesign&Manufacture211不同螺栓数目的预旋系统流动特性数值模拟马力，王锁芳．一，陆海鹰，杨守辉。(1．南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016；2．江苏省推进系统重点实验室，江苏南京210016；3．中航工业沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳110015)摘要：采用标准k-e两方程模型对静盘和转盘带有不同螺栓数目的转一静盘腔内的气动热力问题进行了数值模拟研究。在转静盘腔结构中，静盘和转盘的螺栓数目相同。由于盘腔流动结构具有周向周期性，取盘腔的1／24作为计算域。研究发现：旋转雷

2、诺数、预旋角、静盘和转盘所带的不同的螺栓数都不同程度地影响盘腔内的流动和预旋系统的温降效果。静盘和转盘所带的螺栓所产生的搅拌作用改变了预旋系统的压降，对腔体内的气流流动和预旋系统的温降效果有较大的影响。关键词：航空发动机：预旋；转静盘腔；温降；数值模拟；螺栓数目中图分类号：TH16；V231．3文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)09—0211-03NumericalSimulationofFlowPropertyinaPre-SwirlSystemwithNumberofBoltsMALi，WANGSuo-fang一，LUHai-yi

3、ng，YANGShou—hui(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NamingUniversityofAeronauticsandAstronautics，JiangsuNanjing210016，China；2．JiangsuProvinceKeyLaboratoryofPropulsionSystem，JiangsuNanjing210016，China；3．ShenyangAeroengineDesignandResearchInstitute，AVIC，LiaoningShenyang110015，Chin

4、a)Abstract：Numerica／simulation(carriedonofaero-thermodynamicsnarotor-statorcavitywithnumberofboltsfixedonstatorandrotorbyusingstandardk-etwo-equationmode1．Inthisrotor-statarcavity，itisthesamenumberofboltsinstatorandrotor．Becauseoftheperiodicfeatureoftheflowstructure，onetwenty-fou

5、rthofthecavityisconsidered傩thecomputationalfield．TheresuhshowsthattherotatingReynoldsnumber，theangelofthepre-swirl，thediferentamountsofboltsinstatorandrotorhavediferenteffectsontheflowcharacteristicsintherotor-statorcavityandtemperaturedropofthispre-swirlsystetraThestirringeffect

6、ofboltsinstatorandrotor，changingpressuredrop，haveinfluencesontheflowinarotor-statorcavityandtemperaturedroppe~formance．KeyWords：Aeroengine；Pre-Swirl；Rotor-StatorCavity；TemperatureDrop；NumericalAnalysis；NumberofBoRs螺栓个数的情况下，旋转雷诺数、预旋角等参数对该预旋系统气1引言流流动与温降的影响。涡轮1是航空发动机的重要高温部件之一。提高发动机性

7、能的一个重要途径就是提高涡轮前温度。目前先进的航空发动机2计算方法和计算模型的涡轮前温度高达(18002000)K，超过了大部分现有材料所能2．1控制方程够承受的极限温度。因此，研究各种冷却结构和冷却方式对涡轮三维柱坐标系下的稳态流动和传热方程为：部件的冷却效果是十分有意义的。随着对航空发动ttL_~气系统研究的不断深入，预旋冷却方式~z-(p“咖)+_r1(咖)+1刍(p咖)=愈来愈受到重视。在国内，预旋进气方式的冷却效果已经有了全面軎(，誓)1a＼(Fr~L)10＼(F&b)+5(1)深入的研究。冷却空气通过静盘上的预旋孔进入涡轮盘腔，形成一个切向分

8、速度，降低了冷却空气与转盘问的相对速度，从而式中：厂，s—变量(“，U，W，T，