低雷诺数涡轮气动性能计算研究

论文摘要

本论文研究航空燃气涡轮气动性能计算的理论模型和计算方法，详细地分析涡轮流动损失的机理和损失模型，发展了基于流线曲率法的涡轮S2流面性能的数值计算方法，特别针对航空发动机低压涡轮在高空低雷诺数状况下工作的特殊问题，讨论了低雷诺数涡轮性能的计算模型和方法。 论文以某单级涡轮和某两级涡轮为研究对象，基于发展的子午面流线曲率法计算程序，采用四种含雷诺数效应的损失模型，对涡轮气动热力性能进行了数值模拟计算分析，对比分析了各种损失模型在基本假设、损失机理、损失预测、涡轮性能计算方面的差异。论文特别针对低雷诺数工作条件下航空燃气涡轮的性能进行了数值计算，分析研究了雷诺数变化情况下，涡轮性能变化的规律，比较了不同涡轮损失模型对低雷诺数涡轮性能计算的结果。分析结果表明，由于在基本原理和基本假设等方面的差异，不同损失模型的适用条件不同，预测结果差异也较大，在涡轮设计中应特别予以注意。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 航空燃气涡轮技术发展及趋势
• 1.2 航空燃气涡轮损失模型的研究与发展
• 1.2.1 涡轮损失及损失模型研究概况
• 1.2.2 不同类型损失模型的研究状况
• 1.2.3 低雷诺数涡轮损失研究情况
• 1.3 本论文的主要工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 本论文的主要工作
• 第二章 涡轮流场和涡轮中的损失源
• 2.1 引言
• 2.2 涡轮流场分析和损失机理
• 2.3 涡轮损失分类
• 2.3.1 叶型损失
• 2.3.2 叶尖间隙损失
• 2.3.3 二次流损失
• 2.3.4 冷气掺混损失
• 2.4 损失系数的描述方法
• 第三章 低雷诺数涡轮损失模型分析与比较
• 3.1 引言
• 3.2 低雷诺数涡轮流动及损失的实验及计算分析
• 3.2.1 低雷诺数涡轮叶栅试验
• 3.2.2 低雷诺数涡轮流场计算分析
• 3.3 低雷诺数涡轮损失模型
• 3.3.1 AM-DC低雷诺数涡轮损失模型
• 3.3.2 K-O低雷诺数涡轮损失模型
• 3.3.3 C-C-H低雷诺数涡轮损失模型
• 3.3.4 T-Z-P低雷诺数涡轮损失模型
• 3.4 小结
• 第四章 基于损失模型与流线曲率法的涡轮性能计算方法
• 4.1 引言
• 4.2 S2计算方法描述
• 4.2.1 无粘理想气体的控制方程
• 4.2.2 流线曲率法的控制方程
• 4.3 流线曲率法的求解过程
• 4.4 计算程序
• 4.4.1 输入参数
• 4.4.2 程序逻辑
• 4.4.3 输出参数
• 第五章 低雷诺数涡轮性能的计算与分析
• 5.1 引言
• 5.2 算例涡轮介绍
• 5.2.1 单级涡轮
• 5.2.2 两级涡轮
• 5.3 计算结果及与实验结果比较
• 5.3.1 单级涡轮计算结果
• 5.3.2 两级涡轮计算结果
• 5.4 低雷诺数涡轮性能计算分析
• 5.4.1 单级涡轮
• 5.4.2 两级涡轮
• 5.5 总结
• 第六章 研究总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢