对高空低re数下低压涡轮气动特性

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1、学兔兔www.xuetutu.com第49卷第4期机械工程学报VO1．49NO．42013年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb．20l3DoI：l0．3901／JME．2013．04．128高空低Re数下低压涡轮气动特性李文朱阳历I陶海亮，2谭春青陈海生(1．中国科学院工程热物理研究所北京100190；2．中国科学院大学北京100190)摘要：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

2、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<2xl0)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。关键词：低压涡轮数值模拟气热耦合高空低雷诺数流动结构中图分类号：V211V231AerodynamicCharacteristicsofLowPressureTurbineunderthe

3、ConditionofAltitudeLowReynoldsNumberLIWenZHUYangliTAOHailiang·TANChunqingCHENHaisheng(1．InstituteofEngineeringThermophysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100190)Abstract：Lowpressureturbine(LPT)isallimport

4、antcomponentofaeroengine．TheperformanceofLPTgreatlyinfluencesthethrust-weightratioandspecificfuelconsumptionofaeroengine．ItisimperativetoinvestigatetheflowandheattransfercharacteristicsinLPTforimprovingtheaeroengineperformanceresearch．Flowcharacteristicsofana

5、eroengineLPTunderaltitudelowReynoldsnumberareinvestigatedbyconjugateheattransfermethodology,meanwhiletheefectsofReynoldsnumberontheLPTeficiencyandcharacteristicsofflowarediscussedindetail．Theresultsindicatethat，withtheincreasingofReynoldsnumber(<2x10)，theefic

6、iencyoftheLPTisincreasingmonotonicallybecauseofthedecreaseofboundarylayerseparationloss．Keywords：LowpressureturbineNumericalsimulationCo~ugateheattrans~rmethodologyAltitudelowReynoldsnumberAerodynamicflowfeatures效率会降低6％。显然，在低Re条件下工作的涡轮0前言与常规状态有着明显的不同，因此对低Re条件

7、下的涡轮特性及涡轮内部流动和换热机理进行进一步低压涡轮作为航空涡轮发动机的关键部件具详细研究具有重要意义。有几大特点：①低压涡轮占发动机总重量比例大；为提高低压涡轮的效率，人们对其内部流动结②低压涡轮效率变化对发动机耗油率影响显著⋯；构和损失机理也进行了许多研究。如国外研究者们③高空低雷诺数(Re)I况下，低压涡轮是发动机所通过试验和数值模拟等手段开展了一系列的研究工有关键部件中性能恶化最为严重的部件【2J。研究发作L5J。国内如中国科学院工程热物理研究所、北京现大型民用飞机从起飞到巡航状态，其低压涡轮效航空航天

8、大学、西北工业大学、南京航空航天大学率要下降2％，而WEINBERG等[3-4]对AE3007H发等单位都开展了较为系统的研究强引，研究表明，动机低压涡轮的研究发现，高空巡航时其低压涡轮低雷诺数对发动机低压涡轮内部流动的影响是相当巨大的，当RP低于临界值时，Re的变化对低压涡20120621收到初稿，20121130收到修改稿学兔兔www.xuetutu.com学兔兔ww