篦齿封严风阻温升特性研究

作     者：孙丹 卢江 刘永泉 战鹏 信琦 SUN Dan;LU Jiang;LIU Yongquan;ZHAN Peng;XIN Qi

作者机构：沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 中国航发航空发动机动力传输航空科技重点实验室沈阳110015 

基　　金：国家自然科学基金(51675351) 中国博士后科学基金(2018M633572) 辽宁省高等学校创新人才支持计划项目(LR2016033)~~ 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2018年第39卷第11期

页      码：65-74页

摘      要：篦齿封严风阻温升效应引起的热负荷对航空发动机涡轮叶片冷气系统有着重要的影响。采用理论分析、数值计算与实验相结合的方法系统地研究了篦齿封严的风阻温升特性。首先,对篦齿封严风阻温升特性进行了理论分析,设计搭建了篦齿封严风阻温升特性实验台,建立了基于RNG(Re-Normalization Group)k-ε湍流方程的篦齿封严风阻温升数值求解模型。然后,研究了篦齿封严流场特性、泄漏特性和风阻温升特性,并将理论计算、数值仿真与实验测试结果相互对比分析,研究了压比、转速等因素对篦齿封严风阻温升特性的影响规律,揭示了篦齿封严的风阻温升效应产生的机理。结果表明:高低齿篦齿封严结构减弱了篦齿封严的透气效应,增强了篦齿封严的动能耗散,有利于降低篦齿封严的泄漏量;在所研究的工况下,转速低于2 000r/min时,风阻温升效应较小,转速在2 000~6 000r/min时,风阻温升随转速的升高而增大,温升值最高可达12.87K;压比的增大会加强气流的对流换热,转速为6 000r/min时,压比从1.1增加到1.3,温升值下降了7K左右;风阻温升产生的主要原因是流经封严间隙的黏性气流与高速旋转的转子相互摩擦产生热量,气流吸收这部分摩擦热导致温度升高,转子转速越高,风阻温升效应越强。所研究的篦齿封严风阻温升特性为航空发动机内通道气流热负荷分析提供了理论依据。

主 题 词：航空发动机 篦齿封严 风阻温升 泄漏特性 对流换热 

学科分类：082502[082502] 08[工学] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2018.22348

馆 藏 号：203395308...