保形通道式扩压器在微型涡喷发动机中的应用

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1、第42卷第6期2010年12月南京航空航天大学JournalofNanjingUniversityofAeronautics学报&AstronauticsV01．42No．6Dec．2010保形通道式扩压器在微型涡喷发动机中的应用宣建光康剑雄陈杰黄国平(南京航空航天大学微型发动机研究所，南京，210016)摘要：采用结构新颖的保形通道式扩压器并运用其三维设计方法，对某直径16cm的微型涡轮发动机的扩压器进行改进设计。改进型微型扩压器由完整的主叶片和布置于通道后部的分流叶片构成，相较于原型的径向、轴向分段叶片式扩压器，可全程对气流的扩压度和流向进行控制，避免气流在无叶转弯段的强烈掺混，

2、减小流动损失。数值模拟结果表明，在设计工况下，改进前后扩压器的流量特性基本保持一致，改进型微型扩压器总压恢复系数提高5．5％，扩压能力亦有明显增强。关键词：涡喷发动机；微型扩压器；数值模拟；总压恢复系数中图分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)06—0710—07ApplicationofConsecutivePassageDiffuserinMicro—turbojetEngineXuanJianguang，KangJianxiong，ChenJie，HuangGuoping(InstituteofMicroEngineering，Nanjing

3、UniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Anewconceptualconsecutivepassagediffuserisadoptedintheredesignofthediffuserina16em—diametermicro—turbojetengine．Thenew—stylemicro—diffusercomposedofthefullbladesandsplit—tersinthepassagerearcancontrolthedivergenceangleandthetur

4、ningangleoftheflowfromtheinlettotheexit．Meanwhile，itcanavoidthedumpingflowintoanannularturningbendwithsignificantmix—ingandreduceMachnumberlosses．Numericalsimulationshowsthattheflowcharacteristicsofthedif—fuserarebasicallyconsistentbeforeandafterimprovedunderthedesigncondition．Thetotalpressurer

5、ecoverycoefficientofthemicro-diffuserisimprovedby5．5％anditsdiffusioncapacityisenhanced．Keywords：turbojetengine；micro-diffuser；numericalsimulation；totalpressurerecoverycoefficient叶片式扩压器较之无叶扩压器能够实现在较小尺寸条件下获得更高的扩压能力，这使得减小扩压流路长度和出口直径成为可能。除此以外，叶片式扩压器可以控制气流在扩压器出口的流动角，这对微型燃烧室的气流组织是非常重要的。因此，叶片式扩压器在微型涡轮

6、发动机(Micro—turbinean—gine，MTE)离心压气机中得到了广泛应用。叶片式扩压器可分为气动叶型扩压器和通道式扩压器。在微型涡轮发动机中，一般在扩压器中需沿轴向穿过连接螺栓或油、气导管，故多采用楔形叶片通道式扩压器。此类扩压器包括径向扩压段、无叶转弯段、轴向整流段3个主要部分，其工作特点是：气流主要在径向扩压段减速扩压；流出径向通道后在无叶转弯段掺混并在子午面上由径向往轴向转折；最后在轴向整流段内气流在回转面上大角度转折。这样的工作特点使得扩压器内的流动损失较大[1屯]。另外，结构微型化本身会对流动损失带来不利影响：(1)流道尺度小，雷诺数低，使得粘性作用加强；(2)

7、扩压器的流路短，流道曲率大，通道平均当量扩张角大；(3)微型扩压器流道面积容积比大，边界层占过流截面的比例大，使得摩擦损失增大；(4)随着尺度的减小，零部件的加工精度难基金项目：国家自然科学基金(50576034)资助项目。收稿日期：2010-01—18；修订日期：2010—06—28作者简介：宣建光，男，博士研究生，1971年2月生；黄国平(联系人)，男，教授，博士生导师，E—mail：hgp·@nuaa．edu．cn。第6期宣建光，等：保形通道式扩压器