摘要：本文基于非均匀有理B样条曲面造型和网格变形技术开发了涡轮导叶非轴对称端壁造型工具,并以商业软件Isight为优化驱动器,同时借助CFX为求解器,搭建了非轴对称端壁自动优化设计系统。应用该系统对某高压涡轮导叶进行非轴对称端壁优化设计,优化非轴对称端壁使得导叶总压损失系数减小了3.44%,非轴对称端壁试验验证总压损失系数减小了5.67%;通过流场细节分析表明,非轴对称端壁设计通过改变下端区轮毂处压力分布,减小了横向压力梯度,削弱了端壁区域流向涡的强度,从而减小了二次流损失,改善了涡轮导叶的气动性能。

摘要：基于Lantry-Menter转捩模型,分别对Zweifel升力系数为1.2的一种大负荷低压涡轮叶型在定常来流不同湍流度、雷诺数条件下,上游非定常、周期性尾迹作用下的流动进行了数值模拟.计算结果表明,定常来流低雷诺数条件下,湍流度对该大负荷叶型的气动性能影响较大;上游非定常、周期性尾迹对叶型吸力面分离泡的抑制作用可进一步减小低雷诺数条件下的叶型损失.计算结果揭示了该大负荷叶型在低压涡轮内部真实流动环境中的表面流动及损失特征,对国内现行低压涡轮设计有着较好的启示.

摘要：开发了一套造型灵活直观、网格生成速度快的涡轮平面叶栅非轴对称端壁优化设计工具,该工具的核心技术是非均匀有理B样条(NURBS)曲面造型和网格变形.在此基础上以商业软件Isight为优化驱动器,以CFX为求解器,搭建了非轴对称端壁优化设计流程.以Pack B涡轮平面叶栅为例,对其进行了非轴对称端壁优化设计.优化后涡轮平面叶栅总压损失系数减小了12.96%.结果表明:涡轮平面叶栅端部的静压分布改变削弱了涡轮平面叶栅通道中马蹄涡、通道涡的强度,提高了涡轮平面叶栅的气动性能.

摘要：低雷诺数工作条件下涡轮流场特征及其控制设计,是航空发动机低压涡轮部件设计的难点和重点。针对低雷诺数涡轮叶栅流场开展了实验研究工作,利用油流显示、表面静压、边界层压力探针等测量手段研究了涡轮叶片边界层的分离和转捩。结果表明雷诺数降低导致了流动损失的增大,且存在一个临界雷诺数。当雷诺数小于临界雷诺数时,发生在吸力面的流动分离是开式的层流分离泡,不会再附与叶片;当雷诺数大于临界雷诺数时,分离流会在尾缘前重新附着于叶片吸力面,形成闭式分离泡。随着雷诺数的减小,出口尾迹变宽,出口流动损失、出口速度亏损和出口气流角偏离增大,尾迹中心向吸力面方向移动。

摘要：针对基于Pack B叶型的低稠度大负荷涡轮叶栅,采用定常数值模拟方法研究了两种流动控制技术——射流襟翼与Gurney襟翼(圆形、方形和圆弧凸起形)对低雷诺数下涡轮叶栅流动分离损失的控制.结果表明,射流襟翼和Gurney襟翼均可使主流流动偏转,增大叶型的气流转折角,影响叶型载荷系数;由于主流流动的偏转,影响并加速相邻叶型吸力面边界层流动,使得主流对于相邻叶片吸力面后缘处的逆压梯度降低,推迟了边界层层流向湍流的转捩,延长加速区,推迟了边界层分离,使得再附点位置提前,减小由逆压梯度引起的叶型吸力面分离区范围;H=1%的圆形Gurney襟翼和H=0.8%的方形Gurney襟翼均能在保证提高同等水平Zweifel载荷系数值的同时,将能量损失系数降到与设计栅距时相当的水平.

摘要：采用平面叶栅实验和数值模拟研究了不同负荷分布设计以及基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计对高负荷低压涡轮叶型流动损失的影响规律.研究表明:在低雷诺数状态下前加载负荷分布设计对高负荷低压涡轮叶型的二维气动性能更有利;二维展向凹槽处理的非光滑型面设计能够有效改善高负荷低压涡轮叶型在低雷诺数状态下的气动性能,但同时可在一定程度上恶化叶型在高雷诺数状态下的气动性能;基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计与后加载负荷分布设计的结合能够在更为宽广的雷诺数工况范围内改善叶型的气动性能.

摘要：对某大负荷过渡段进行了探索设计和数值模拟。对比分析表明:在支板数很少的情况下,支板厚度分布对主流区的流动影响很小,主要通过叶型曲率分布来影响支板表面逆压梯度和分离。凹曲率和凸曲率搭配可以有效控制轮毂、机匣和支板叶尖的流动分离。可以通过支板周向倾斜改变支板叶型在S1流面的安装角,从而起到改变攻角效应和控制流动分离的作用。在条件允许的情况下应尽可能将支板部分或全部置于主流逆压梯度较小的区域以减小支板表面压力梯度和分离风险。

摘要：这里基于CFD数值计算的结果,对5种工程上常用的涡轮叶尖间隙流动损失模型进行了全面的分析比较。数值结果表明,由于在建立模型时使用的实验数据的局限性,使得现有不同涡轮叶尖间隙损失模型之间的计算结果具有相当大的差异。对三种不同负荷大小的涡轮叶片预测结果及与CFD数值计算的结果对比说明,对于轻负荷涡轮叶片,目前所有损失模型预测结果是偏大的,而对于高负荷不考虑旋转因素的涡轮叶片,所有损失模型预测结果是偏小的,但对于考虑旋转因素的高负荷涡轮叶片,Ainley-Mathieson损失模型和Yaras损失模型的预测结果与数值计算结果比较接近。

摘要：高升力叶型设计是当代民机低压涡轮的重要发展方向之一。通过二维大涡模拟研究了在尾迹扫掠条件下前、后加载两套叶型的吸力面边界层流动特征和损失特性,结果表明后加载的高升力叶型在尾迹扫掠下具有更优的气动性能。

摘要：为探索低压涡轮Spoon叶片设计中叶型厚度和厚度径向分布对叶栅性能影响,以低压涡轮平面叶栅为研究对象,对不同叶型最大相对厚度和厚度径向分布情况下叶栅流场和性能开展了数值模拟研究,研究结果表明:Spoon叶片设计存在叶片性能与重量最优组合,最佳叶型最大相对厚度为0.2左右;叶片增厚径向范围应不小于二次流影响区域,综合考虑叶片性能与重量因素,10%以下叶高与端区最大厚度一致,然后线性变化到20%叶高的厚度分布变化规律最佳。