针对脉冲爆震发动机涡轮部件对剧烈时变来流条件和爆震波的非定常响应问题,对脉冲爆震发动机典型工况下某单级涡轮开展了3维非定常数值仿真,详细讨论了脉冲爆震环境对涡轮流通能力、作功能力、流动损失、温度分布及受力等关键气热特征的影响。结果表明爆震波在导叶上游的传播和反射会显著影响涡轮的瞬态流通特征,导致涡轮进口流动在正向和逆向间反复变化;爆震波压缩作功使进口温度大幅升高,而导叶反射波则会使流体温度进一步升高,甚至超过来流温度的峰值;转静子叶片轴向间隙内呈现复杂的爆震波干涉与反射结构,在此影响下所研究的涡轮转子来流攻角变化范围超过100°,从而引起涡轮流通能力、流动结构及损失的剧烈时序变化;在爆震波的冲击下,涡轮导叶排瞬态轴向力超过涡轮稳态设计点的120倍,周向负荷超过稳态设计点的40倍,涡轮动...

采用数值模拟和试验测试相结合的方法,对排气蜗壳的气动性能进行了研究。保证无量纲结构参数一致,对排气蜗壳真实尺寸进行缩尺;保证蜗壳进口Ma数相等、进口Re数近似相等,对排气蜗壳真实工况进行模化;采用缩尺比为0.285的排气蜗壳模型,在模化工况下采用数值模拟结果计算出的与试验测试结果计算出的总压损失系数偏差约7.2%,内部流动结构特征相似。采用相同的数值模拟方法,真实尺寸模型在真实工况下的总压损失系数与缩尺模型在模化工况下的总压损失系数偏差约3.6%。

总结了目前有关叶片泵旋转失速的研究现状,其中包括研究方法、研究成果及抑制方法。目前的研究主要应用CFD、PIV技术和试验相结合,研究重点在旋转失速状态下泵内部流动结构变化和压力波动及传播两个方面。失速状态下导叶区会交替出现高压和低压流道,并相应的会出现回流和射流;轮缘间隙部位会存在高速的泄漏流体。失速核会以低于叶轮旋转速度进行传播,泵内出现压力波动,部分突升的压力会与叶轮旋转相同的方向进行传播,传播速度约为叶轮转速的0.7%。研究发现当泵性能曲线出现正斜率时旋转失速开始发生,根据研究结果提出了可能抑制旋转失速发生的方法。

对氢气泡法产生的时间线进行数字化,把图像的灰度分布存入数组进行运算,识别氢气泡时间线的前缘和后缘.根据距氢气泡发生线最近的两条时间线的前缘或后缘间距以及氢气泡时间线的时间间隔,计算流速分布.本文还提出一种测量湍流结构的速度的方法,简称结构相关法:对两幅一定时间间隔的氢气泡图像进行数字化得到灰度数组,圈定拟序结构的一部分,利用相关原理比较两图像的数组,得到所圈定拟序结构的位移,进而求得其运动速度.

低压涡轮是航空发动机的重要部件，其效率变化对发动机推（功）重比、耗油率有显著的影响，因此，为提高航空发动机性能的研发，有必要对低压涡轮内部流动及换热特性进行全面细致地研究。采用气热耦合计算流体动力学（Computationalfluiddynamics，CFD）计算方法，对某航空发动机低压涡轮高空低雷诺数下的流动特性进行深入研究，分析雷诺数对低压涡轮效率、流动特性的影响。结果表明随着雷诺数（Re〈2×10^5）的增加，附面层分离损失不断降低使得低压涡轮效率单调增加。