渦輪非定常數(shù)值計(jì)算方法及應(yīng)用研究.pdf

1、渦輪是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，現(xiàn)代先進(jìn)渦輪要求更高的氣動(dòng)負(fù)荷、進(jìn)口溫度、氣動(dòng)效率，以及更長的工作壽命和更好的可靠性、維護(hù)性。渦輪內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，并且由于轉(zhuǎn)靜葉片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)非定常性。因此，發(fā)展渦輪非定常流場數(shù)值模擬方法，研究渦輪內(nèi)部非定常流動(dòng)機(jī)理及其影響參數(shù)，開展考慮非定常因素的渦輪設(shè)計(jì)體系，是進(jìn)一步提高渦輪性能的重要發(fā)展方向，對(duì)今后先進(jìn)渦輪設(shè)計(jì)或改型具有極其重要的意義。
　　基于上述分析，本文從工程背景出發(fā)，以課題組自主CFD

2、計(jì)算軟件NUAA-Turbo為基礎(chǔ)，分別進(jìn)行了以下工作。
　　首先，對(duì)GE-E3雙級(jí)高壓渦輪進(jìn)行了定常數(shù)值模擬，獲取了該雙級(jí)渦輪的性能參數(shù)以及各截面靜壓和出口總壓等參數(shù)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合良好，證實(shí)了NUAA-Turbo軟件對(duì)于多級(jí)葉輪機(jī)械的三維粘性定常計(jì)算能力。同時(shí)，對(duì)渦輪流場中的變比熱方法進(jìn)行了初步探索。
　　其次，利用改進(jìn)后的相位延遲方法，即TIP方法，進(jìn)行了GE-E3雙級(jí)高壓渦輪非定常數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果表明，TIP

3、方法實(shí)現(xiàn)了多級(jí)葉輪機(jī)械中，采用真實(shí)葉片比例、利用相位延遲方法進(jìn)行單通道下的非定常數(shù)值模擬，證實(shí)了NUAA-Turbo軟件的非定常數(shù)值模擬能力。同時(shí)，使用上述非定常計(jì)算方法，嘗試對(duì)渦輪進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)合理利用3D-Clocking效應(yīng)能夠有效提高渦輪效率。
　　然后，對(duì)NUAA-Turbo軟件進(jìn)行了通用性集成處理，使之可以適用于多種葉輪機(jī)械算例的網(wǎng)格劃分、定常/非定常數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，利用VB語言為NUAA-Turbo軟件編制