摘要：采用数值方法研究了长径比和压比对预旋孔流动特性的影响,所研究的预旋角度为30°,长径比范围为1～5,压比范围为1.1～1.9。计算获得了出气角度、出气面积、出气速度及其周向分量,流量系数和预旋效率等参数随压比和长径比的变化。对长径比1.75和4的预旋孔流量系数进行了实验测量。结果表明预旋效率是一个可以综合反映预旋喷嘴气流偏转、加速和流动损失等主要性能的无量纲参数。预旋效率随长径比的增加先显著增加后微弱减小,最佳长径比为2.5左右。长径比小于2时由于出气角度和实际出气面积都明显偏离设计值,预旋效率显著偏低,在设计中应避免出现。

摘要：为了研究叶轮在盖板式预旋系统中的作用,基于简化三维模型,在保证系统进口总压总温、出口压力以及供气流量不变的条件下,分别对有/无叶轮的预旋系统流动特性、功耗特性和温降特性进行了稳态数值模拟。结果表明:叶轮通过对盖板腔内的气体做功,提高了气流的旋转比,增大了盖板腔的离心升压效果,并因为降低了供气孔入口气流的相对速度从而减小了供气孔内的压力损失。进而使得喷嘴出口的静压降低,喷嘴进出口压比和喷嘴出口气流旋转比随之增大。最终更高的喷嘴出口气流旋转比会导致预旋系统的整体功耗减小约56.88k W,系统温降提高约10.2K。

摘要：现有研究表明叶片式喷嘴是目前为止性能最好的预旋喷嘴。而在整环的喷嘴盘设计中,当喷嘴总面积、预旋角度、喷嘴数目和半径位置确定后,喷嘴叶高和栅距就固定下来,往往因为叶高与栅距的比值过小而大大降低喷嘴性能。在叶片式喷嘴基础上提出了一种能够调整喷嘴叶高到恰当值的新型预旋喷嘴——叶型孔式喷嘴(vane shaped hole nozzle,vsh nozzle)。采用数值方法深入对比研究了叶型孔式喷嘴与叶片式喷嘴的性能差异。为了考虑喷嘴下游预旋腔的掺混影响,计算域不仅包括静止的进气腔和喷嘴,还包括转动的预旋腔和接受孔。计算结果表明,叶型孔式预旋喷嘴的流量系数和预旋效率显著高于叶片式喷嘴,vsh-52喷嘴的流量系数比vane-52喷嘴高9.14%,预旋效率高4.44%。还提出采用有效流量系数、有效预旋效率两个参数来体现考虑喷嘴下游预旋腔掺混影响的喷嘴综合性能。

摘要：为了解压气机级间封严的流动特性,以某航空发动机压气机为研究对象,对带有进出口旋转盘腔的级间篦齿结构进行了数值模拟.在压比范围为1.05~1.30,雷诺数范围为100~50 000下,研究了压比和雷诺数对篦齿泄漏特性、旋流特性和风阻温升特性的影响,对比了包括篦齿和进出口旋转盘腔的系统参数与仅含篦齿的直齿参数的不同.计算结果表明进出口旋转盘腔对篦齿的流动特性有较大的影响;随着压比的增大,流量系数增加,封严效果下降,出口旋转比和风阻温升减小;随着雷诺数的增大,流量系数明显增大,出口旋转比和风阻温升也显著减小;在高雷诺数时,流量系数、出口旋转比和风阻温升变化幅度微小.

摘要：为了研究部分喷嘴关闭对预旋供气系统的供气流量和供气温度及其均匀性的影响,采用稳态的固定转子相位法对180°旋转盘腔进行了数值模拟,并通过改变转子相位的稳态计算来近似模拟瞬态问题的时空变化特性。结果表明:在设计点工况(系统压比为1.32,旋转马赫数为0.678)下,喷嘴流通面积关闭14.3%时,引气总流量和供气总流量分别下降10.9%和9.9%。单个供气孔流量的波动幅度由1.1%增大为5.4%。供气的相对总温降低1 K左右,波动幅度由约0.5 K增大为1.5 K。

摘要：预旋供气系统作为涡轮转子高温热防护的重要保障,具有复杂转静部件的功热转换问题。重点开展理论分析,详细揭示了预旋供气系统压比、熵增和温降特性的关联机制和演化规律,提出压比效率的数学模型,并综合评估转动部件叶轮效应的影响机制。通过公式推导和理论分析表明,在绝热定比热条件下,静子系压比和熵增均随供气流量增加而单调递减。转子系压比-熵增特性取决于供气流量、转盘转速和系统温降的影响。将复杂系统温降的关联式分解为速度系数和转子马赫数的强关联函数,明确指出系统压比随供气流量增加而减小,并随转盘转速增加基本呈现增大趋势。当预旋喷嘴旋转比大于预旋半径比的倒数时,随着转盘转速增大,系统压比反而减小。在来流工况和预旋半径比不变时,预旋供气系统内降低熵增损失是提高系统压比的重要途径。通过系统地评估转动部件叶轮效应发现,在不改变转子马赫数且保证系统压比不变的条件下,叶轮效应可以提高喷嘴出口速度系数,增大系统温降,并降低系统功耗。因此,压比和熵增特性的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。

摘要：空气网络法因其快速实用的特点,计算得到空气网络中各截面各种参数,在航空发动机空气系统的计算研究中得到广泛应用。将空气网络法的思想应用到压缩空气供应系统中,其中主要有阀门、管道、局部损失等主要元件。因原有程序中没有阀门计算方法,首先建立阀门的计算模型,通过实验得到阀门的流量特性,形成计算方法,写入空气网络程序中。设计了一种新型数据结构来表达空气网络,重新编写了面向对象语言程序。使用空气网络程序计算不同阀门开度工况下管路的流量及重要截面上的参数,并与实验值进行对比,偏差很小,从而验证计算方法的准确可信,由此得到压缩气体供应系统的空气网络模型,应用于管路系统调控中。进行空气网络计算,根据实验台所需的气体流量及状态参数得到所需阀门的开度,快速调整阀门到所需位置。

摘要：涡轮预旋供气系统内转-静盘腔和转-转盘腔的功热转换性能直接影响涡轮旋转动叶的高温热防护。文中重点开展理论分析,揭示预旋供气系统温降和功耗二者性能指标的关联机制。理论推导结果发现,系统无量纲温降和无量纲功耗特性与旋流恢复系数、预旋半径比、预旋喷嘴出口速度系数及转子马赫数变量的函数关系呈现强关联。基于能量守恒定律,系统无量纲功耗随无量纲温降增大而线性减小;当系统温降越高时,则系统功耗越低。绝热条件下,随着预旋喷嘴出口速度系数增大、转子马赫数减小,系统无量纲温降和无量纲功耗分别呈现增大和减小的趋势。因此,温降和功耗的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。

摘要：接受孔对于预旋供气系统内流动和换热具有重要的作用。为对比不同形状的接受孔对预旋供气系统性能的影响,通过实验研究直跑道型、长跑道型以及斜跑道型3种典型结构的接受孔在设计点参数下对预旋供气系统温降以及功耗的影响,并主要分析斜跑道型接受孔模型的流动温降特性。结果表明:相较于采用直跑道型和长跑道型接受孔的预旋供气系统,采用斜跑道型接受孔的系统转子部件的流动损失明显减小,设计点工况下系统温降为24.9K,系统功耗为10.04kW,其比直跑道型接受孔温降效率提高3.5%,系统功耗减小4.2%,熵增减小约9.8%。且旋转马赫数一定时,预旋供气系统压比和系统温比均随着流量比的增大而增大;流量比一定时,旋转马赫数对系统压比几乎没有影响,系统温降随旋转马赫数的增加先增大后减小,两者呈现出二次函数的关系。

摘要：本文采用欧拉-拉格朗日多相流粒子追踪模型对某型涡轴发动机粒子分离器进行了数值模拟,利用正交试验设计的原理进行试验并完成了对粒子分离器结构的优化,研究并揭示了粒子分离器结构参数对其分离效果和吞雨性能的影响规律。结果表明:在干工况条件下,与原型相比,优化后的模型扫气比降低4.3%,总压损失系数降低0.03%;在吞雨工况下,相比于原型,优化后的模型扫气比降低0.97%,总压损失系数降低0.039%,分离效率提高5.5%。本次结构优化基本达到了粒子分离器低总压损失高分离效率的优化要求,并且对粒子分离器吞雨性能有较大的提升。