小流量渦軸發(fā)動機渦輪氣動及冷卻技術研究.pdf

1、渦軸發(fā)動機主要用于軍用、民用直升機,其發(fā)展與國防行業(yè)密切相關。渦輪作為渦軸發(fā)動機關鍵部件之一,發(fā)展一直制約著渦軸發(fā)動機乃至直升機的發(fā)展。渦軸發(fā)動機渦輪內(nèi)部流場結構極其復雜,葉片展弦比較低,進口附面層相對較厚,勢必造成其流場內(nèi)產(chǎn)生復雜的渦系結構、流道葉柵內(nèi)的強橫向二次流以及葉片端部低能流體聚集,會造成葉柵性能的下降。由于渦軸發(fā)動機的工況變化較大,惡劣的流場結構會對渦輪變工況性能造成較大影響。渦軸發(fā)動機流量較其他航空發(fā)動機渦輪流量小很多,其

2、冷氣流量也非常小,但入口初溫較高。另一方面,采用渦軸發(fā)動機的直升機工作于海洋、沙漠等惡劣環(huán)境,氣膜孔及排塵孔易于堵塞,因此,渦輪的冷卻結構設計是渦軸發(fā)動機設計的一個難點也是重點。
　　本文以小流量渦軸發(fā)動機渦輪為研究對象,針對于動力渦輪第一級靜葉的工作特點,研究在不同彎扭葉片彎角、彎高與積迭線形式等設計參數(shù)對氣動性能的影響,提煉高負荷彎扭葉片的設計思想。
　　燃氣渦輪入口初溫較高,在最大起飛狀態(tài)下,對第一級導葉及第一級動葉進

3、行冷卻結構設計。設計中,充分考慮了發(fā)動機工作的惡劣環(huán)境與小冷氣量的充分利用以及合理分配。對第一級導葉采用單元設計法、管網(wǎng)計算以及1+3維溫度場計算程序對其進行設計,設計采用兩腔設計保證流量的分配,大沖擊孔、大氣膜孔保證塵埃等不堵塞冷卻結構。尾緣劈縫擾流柱肋增大尾部換熱,同時調(diào)整流阻以達到合理分配流量的目的。第一級動葉采用單元設計法、管網(wǎng)計算、1+3維溫度場計算程序以及全三維氣熱耦合計算對其進行設計,設計采用多回轉單通道充分利用冷氣,葉頂