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：针对喷嘴与供气孔半径位置不匹配的预旋供气系统,设计了带有径向倾角的叶型接受孔,并进行了实验研究。实验同时在静子和转子上测量了系统各关键截面的压力、温度和流量,并与采用直跑道型接受孔的预旋供气系统性能进行了对比。结果表明:随流量比的增加,系统压比逐渐增大,系统温比逐渐降低;高流量比条件下,随旋转马赫数的增加,系统压比略有增加,系统温比随之降低;相较于采用跑道型接受孔的预旋供气系统,带叶型接受孔的预旋供气系统转子部件的流动损失明显减小;在设计点工况下,系统比功耗可降低23.9%,系统温降效率可提高13.7%,实验条件下的系统温降可达28.1 K,系统温降效率可达0.58。该叶型接受孔的设计思路可为喷嘴与供气孔半径位置不匹配的预旋供气系统进一步提升系统性能提供设计依据。

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：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：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。