短尺寸、大曲率中介機匣的設(shè)計方法研究.pdf

1、雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是目前航空渦扇發(fā)動機的主流，中介機匣是渦扇發(fā)動機中連接高、低壓壓縮部件的重要過渡通道和主要承力件。通常低壓壓氣機轉(zhuǎn)速低、半徑大,而高壓壓氣機轉(zhuǎn)速高、半徑小，為適應高、低壓壓氣機之間的流道高度落差，中介機匣需采用“S”造型。在盡量短的軸向長度內(nèi)使得高、低壓壓氣機順利過渡，這樣不僅可減輕過渡段和相關(guān)周邊附件的重量，而且還使得高、低壓轉(zhuǎn)子的長度縮短，從而減輕發(fā)動機中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的強度負荷，發(fā)動機的可靠性得到了保障。基于目前國內(nèi)外在中介機

2、匣氣動設(shè)計方面缺乏完整設(shè)計準則和成熟工程經(jīng)驗，本文對中介機匣相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行設(shè)計研究，分析對比其流場特征，最終得到中介機匣設(shè)計規(guī)律。
　　本文中首先采用兩個實驗算例對所應用的數(shù)值計算方法進行了校驗，表明k-w SST湍流模型對大擴張流道的研究模擬有一定的準確性。然后建立了S形中介機匣子午流道幾何的參數(shù)化描述方式，將子午流道幾何歸結(jié)為內(nèi)外壁拐點軸向位置的函數(shù)，這一方法可以快速對子午流道進行設(shè)計研究。在此過程中探索了某一尺寸二維中介機

3、匣設(shè)計規(guī)律，研究結(jié)果表明：子午流道壓力損失主要來源于輪轂和機匣端壁附面層造成的沿程壓力損失，并且輪轂壁面損失比機匣大；流道面積為先擴張后收縮的分布可減小流道內(nèi)的逆壓力梯度，進而使得性能提高。
　　接著本文對三維帶支板中介機匣進行了研究。對于“0.35-0.65”這一流道而言，增加支板后總壓損失明顯增大，總壓恢復由99.5％減小到99.1%。其總壓損失來源除了輪轂、機匣端壁附面層損失外，還有支板所引起的葉型損失和二次流等。此外研究發(fā)

4、現(xiàn)，支板最大厚度位置到支板尾緣這段距離內(nèi)，支板厚度減小和輪轂端壁曲率變化共同作用造成輪轂端壁和支板形成的角區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大逆壓力梯度，進而使得此區(qū)域內(nèi)流體出現(xiàn)分離。并且受到徑向從輪轂到機匣的順壓力梯度的影響，此低能流體逐漸遠離輪轂端壁，向機匣方向發(fā)生徑向偏移。在此研究基礎(chǔ)上，本文還對支板安裝位置和后掠角進行了設(shè)計研究，結(jié)果表明：當支板前緣距進口t為0.1L時，得到的中介機匣性能比較好。而t選取為0.15L和0.2L兩個位置時，中介機匣性能有所