扇形涡轮过渡段流动特性及改型特征

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作者 牛夕莹 王磊 +3 位作者 陆华伟 李越 王敏锋 张鹏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1534-1542,共9页

为了探讨某扇形涡轮过渡段的气动性能,本文进行了互补互证的数值与试验研究,分析扇形过渡段内损失的区域以及原因。通过采用试验和数值模拟方法,结合经验公式对过渡段型线进行改型设计并进行周期性数值模拟,对原型扇形涡轮过渡段进行了... 为了探讨某扇形涡轮过渡段的气动性能,本文进行了互补互证的数值与试验研究,分析扇形过渡段内损失的区域以及原因。通过采用试验和数值模拟方法,结合经验公式对过渡段型线进行改型设计并进行周期性数值模拟,对原型扇形涡轮过渡段进行了研究,分析了扇形过渡段中损失的主要来源。结果表明:0.07Ma、0.14Ma时扇形涡轮过渡段损失主要在机匣两侧,其余马赫数时在端壁摩擦和流动逆向压差共同作用下使损失区域向支板与左右端壁的中心靠近,周期性模拟时出口面损失区域位于支板后中心区域。本文发现不同型线模型拥有不同的流动过程,等压梯度型线先快速扩压后缓慢扩压的扩压流动方式能有效降低过渡段损失,损失相较于原型减小。 展开更多

关键词 涡轮过渡段 出口损失 型线改型 流动特性 数值模拟 等压梯度曲线模型 端壁损失 马赫数

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某型涡轮过渡段机匣子午型线数值研究 被引量：1

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作者 黄涛 周治华 +1 位作者 陈绍文 王松涛 《节能技术》 CAS 2017年第4期291-295,308,共6页

为了研究某型涡轮过渡段气动性能,采用数值模拟方法研究了子午型线对某带支板的涡轮过渡段气动性能和流场特性的影响,探讨了四种机匣型线时过渡段及上游高压涡轮的气动参数分布及流动情况,并给出了不同方案时总损失对比分析。结果表明,... 为了研究某型涡轮过渡段气动性能,采用数值模拟方法研究了子午型线对某带支板的涡轮过渡段气动性能和流场特性的影响,探讨了四种机匣型线时过渡段及上游高压涡轮的气动参数分布及流动情况,并给出了不同方案时总损失对比分析。结果表明,过渡段机匣子午型线对上游高压涡轮的影响不大,仅方案Case_1的气流角发生了明显变化。由于不同的过渡段子午型线使得流道中的静压分布发生变化,气流逆压梯度的变化引起机匣附近的流动分离改变,进而使得过渡段出口的损失变化,极大地影响过渡段的整体气动性能。 展开更多

关键词 紧凑式涡轮过渡段 子午型线 气动性能 流动特性 数值研究

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超紧凑涡轮过渡段数值模拟研究 被引量：2

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作者 王晏根 韩建涛 张燕峰 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第15期143-149,共7页

采用数值模拟方法对超紧凑涡轮过渡段进行了研究。通过对比6个不同超紧凑过渡段模型模拟结果,分析了过渡段内部流动基本特征,探讨了长度和支板对超紧凑过渡段内部流动损失的影响规律。结果表明,对于超紧凑过渡段而言,长度越短,其流动损... 采用数值模拟方法对超紧凑涡轮过渡段进行了研究。通过对比6个不同超紧凑过渡段模型模拟结果,分析了过渡段内部流动基本特征,探讨了长度和支板对超紧凑过渡段内部流动损失的影响规律。结果表明,对于超紧凑过渡段而言,长度越短,其流动损失越大;而且进一步缩短长度的流动损失"成本"越大。支板的引入改变了流通面积,进而影响过渡段内部压力分布;并与上下游叶片相互作用,改变过渡段内部流动分离及损失状况。整体而言,支板使得过渡段流动损失明显增大且过渡段长度越短,支板带来的额外流动损失越大。 展开更多

关键词 超紧凑涡轮过渡段 长度 支板 数值模拟

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几何因素对涡轮过渡段性能的影响 被引量：3

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作者 李同日 刘火星 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第4期6-12,共7页

为研究涡轮过渡段几何因素对其性能的影响,采用参数化方法进行过渡段子午流面造型,利用数值模拟方法对过渡段性能进行计算分析,同时借助试验结果予以对比验证。结果表明:长高比、扩张角会影响过渡段壁面曲率变化,大长高比、小扩张角过... 为研究涡轮过渡段几何因素对其性能的影响,采用参数化方法进行过渡段子午流面造型,利用数值模拟方法对过渡段性能进行计算分析,同时借助试验结果予以对比验证。结果表明:长高比、扩张角会影响过渡段壁面曲率变化,大长高比、小扩张角过渡段扩压效果较好;相对于长高比、面积比,扩张角对过渡段总压恢复系数影响最大;进出口面积比直接影响过渡段扩压程度,但对过渡段总压损失影响较小;面积比增大18%,静压升系数最大可增加90%。 展开更多

关键词 航空发动机 涡轮过渡段 几何因素 长高比 面积比 扩张角 数值模拟 试验测量

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大扩张角涡轮过渡段性能试验和数值研究 被引量：3

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作者 施鎏鎏 罗华玲 +1 位作者 张颜 刘火星 《航空发动机》 2016年第1期75-78,共4页

为研究某型大扩张角涡轮过渡段气动性能,对过渡段内部流场进行了详细的试验测量,同时采用CFD数值模拟对过渡段内部流场进行仿真,并与试验结果进行对比分析。结果表明:过渡段机匣表面流动受强逆压梯度影响,容易发生流动分离;轮毂表面流... 为研究某型大扩张角涡轮过渡段气动性能,对过渡段内部流场进行了详细的试验测量,同时采用CFD数值模拟对过渡段内部流场进行仿真,并与试验结果进行对比分析。结果表明:过渡段机匣表面流动受强逆压梯度影响,容易发生流动分离;轮毂表面流场受支板前缘冲击绕流的影响,呈现周向不均匀性。来流气流角使得过渡段内部流场向支板一侧偏斜,随着气流角的增大,过渡段总压损失增大。CFD模拟结果与试验测量结果吻合较好,均能很好地捕捉流场的细节特征;过渡段进、出口总压恢复系数随着来流气流角的增大而减小,CFD模拟和试验测量值的偏差约为0.2%。 展开更多

关键词 大扩张角 涡轮过渡段 气动性能 流动分离 气流角 试验 大涵道比发动机

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大涵道比发动机涡轮过渡段气动改型设计 被引量：3

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作者 郭泽润 蒋首民 +1 位作者 孔庆国 周琨 《航空发动机》 2015年第4期18-23,共6页

大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计,并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。结果表明:通过控... 大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计,并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。结果表明:通过控制流向面积分布规律能够确定过渡段沿流向的压力分布,选择合理的流向面积分布规律形式、改变过渡段流道型线的曲率能够改善当地的局部流动,获得更好的设计。改型设计消除了原型设计中存在的流动分离,并且减小了二次流损失,增大了过渡段的总压恢复系数。 展开更多

关键词 涡轮过渡段 气动设计 流动分离 二次流 大涵道比发动机

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大扩张比涡轮过渡段的数值模拟与改进 被引量：1

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作者 谷晓刚 《装备制造技术》 2014年第1期61-63,共3页

为了提高某型涡轴发动机过渡段的气动性能,采用三维数值模拟的方法对其进行了计算分析,讨论了影响过渡段流动的因素,总结了造成过渡段气动性能较差的主要原因是出现了流动分离。对过渡段的外流道进行了改进设计。结果表明通过调整过渡... 为了提高某型涡轴发动机过渡段的气动性能,采用三维数值模拟的方法对其进行了计算分析,讨论了影响过渡段流动的因素,总结了造成过渡段气动性能较差的主要原因是出现了流动分离。对过渡段的外流道进行了改进设计。结果表明通过调整过渡段外流道的曲率变化能够有效地控制过渡段的分离流动,并提高了过渡段的性能,改善了过渡段出口的流动条件。 展开更多

关键词 涡轮过渡段 数值模拟 流动控制

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大扩张角涡轮过渡段非定常流动数值仿真 被引量：1

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作者 蒋首民 张海华 +2 位作者 王雷 陈云 马广健 《航空发动机》 北大核心 2019年第5期36-41,共6页

为进一步减小涡轮过渡段流动损失,深入了解涡轮过渡段中的非定常损失机理,开展了大扩张角过渡段研究。在过渡段的非定常流动机理研究中,过渡段进口流场的最显著特点是:转子泄漏涡、通道涡和尾迹。采用数值方法对大扩张角涡轮过渡段进行... 为进一步减小涡轮过渡段流动损失,深入了解涡轮过渡段中的非定常损失机理,开展了大扩张角过渡段研究。在过渡段的非定常流动机理研究中,过渡段进口流场的最显著特点是:转子泄漏涡、通道涡和尾迹。采用数值方法对大扩张角涡轮过渡段进行3维非定常数值仿真。结果表明:支板尾缘部分的静压波动小于支板前缘部分的;高压涡轮静子尾迹被转子切割后进入转子通道中向下游传播并在过渡段内形成尾迹通道,尾迹在过渡段内的时空演化是过渡段内损失的主要来源;过渡段支板表面负荷分布发生明显的周期性变化,支板表面承受较强的非定常力,在过渡段设计中必须考虑。 展开更多

关键词 非定常流动 大扩张角 涡轮过渡段 涡系结构 航空发动机

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涡轴发动机涡轮过渡段环形叶栅试验验证 被引量：1

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作者 吴小芳 周颖 刘长青 《航空科学技术》 2021年第2期38-43,共6页

本文以涡轴发动机涡轮过渡段(ITD)为研究对象,进行了环形叶栅试验,获取了过渡段在-15°~15°迎角下过渡段的损失特性。试验结果表明,总压损失随着马赫数的增加而增加,且呈二次曲线关系。在进口迎角为-5°~0°时,涡轮过... 本文以涡轴发动机涡轮过渡段(ITD)为研究对象,进行了环形叶栅试验,获取了过渡段在-15°~15°迎角下过渡段的损失特性。试验结果表明,总压损失随着马赫数的增加而增加,且呈二次曲线关系。在进口迎角为-5°~0°时,涡轮过渡段总压损失最低,在正迎角时,涡轮过渡段总压损失较大,且偏离支板倾斜方向越大,损失越大。试验同时获得了设计状态过渡段内部气动参数分布,可为该涡轮过渡段支板叶型的优化设计提供一定的试验依据。 展开更多

关键词 涡轮过渡段 环形叶栅 试验 变迎角 马赫数

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一体化涡轮过渡段气动优化技术

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《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2020年第6期F0002-F0002,共1页

涡轮过渡段的气动性能对涡轮部件乃至整个发动机的性能都有重要影响,国外历来重视对涡轮过渡段的研究,还制定了如AITEB-2、AIDA等专门的研究计划。根据结构形式的不同,涡轮过渡段可分为普通过渡段和一体化过渡段。普通过渡段即扩张流道... 涡轮过渡段的气动性能对涡轮部件乃至整个发动机的性能都有重要影响,国外历来重视对涡轮过渡段的研究,还制定了如AITEB-2、AIDA等专门的研究计划。根据结构形式的不同,涡轮过渡段可分为普通过渡段和一体化过渡段。普通过渡段即扩张流道+支板叶片。一体化过渡段是为了进一步提高涡轮部件的气动性能,同时降低其尺寸和质量,采用过渡段与下游涡轮静子一体化的结构来代替单独的过渡段和下游涡轮静子。相对于普通过渡段,一体化过渡段的气动性能对于整个涡轮部件气动性能的影响更大,其设计难度也更大。并且在一体化过渡段的早期设计阶段,其气动性能通常很难达到性能指标要求,需要在后期进行优化改进。 展开更多

关键词 涡轮部件 涡轮静子 气动优化 涡轮过渡段 扩张流道 设计阶段 一体化 优化改进

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级环境条件下某涡轮过渡段支板气动优化研究

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作者 张振久 刘明俊 +4 位作者 梁倬铭 陈焕龙 王兵 肖海兵 杨显清 《工程热物理学报》 2025年第4期1162-1172,共11页

针对涡轮过渡段的中间机匣支板通道存在高逆压力梯度而易于诱发附面层流动分离问题,提出支板的气动优化设计方法,并开展相关的优化设计研究。结果表明,高压涡轮出口的流场结构特征对于过渡段导流支板通道的气动性能与附面层流动影响较大... 针对涡轮过渡段的中间机匣支板通道存在高逆压力梯度而易于诱发附面层流动分离问题,提出支板的气动优化设计方法,并开展相关的优化设计研究。结果表明,高压涡轮出口的流场结构特征对于过渡段导流支板通道的气动性能与附面层流动影响较大,考虑支板上、下游级环境条件下的气动优化设计技术是解决这一问题的一种有效途径。优化后的支板通道结构能够削弱通道的附面层流动分离的尺度与强度,不仅涡轮系统的绝热效率最大分别提升了3.13%、1%以及0.12%,而且非设计状态下涡轮系统的气动性能良好。 展开更多

关键词 附面层分离 压力梯度 气动优化设计 流动匹配 涡轮过渡段支板

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几何参数对紧凑涡轮过渡段内部流动机理影响研究 被引量：3

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作者 张燕峰 王晏根 +2 位作者 卢新根 韩戈 朱俊强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1539-1548,共10页

本文深入探讨了定常来流条件下过渡段内部流动机理和损失机制。通过保持过渡段长高比、雷诺数和进口旋流不变,借助实验和数值模拟方法,系统地研究了过渡段中位角和出口面积对其内部流动及气动性能影响。研究发现,过渡段内部流场结构主... 本文深入探讨了定常来流条件下过渡段内部流动机理和损失机制。通过保持过渡段长高比、雷诺数和进口旋流不变,借助实验和数值模拟方法,系统地研究了过渡段中位角和出口面积对其内部流动及气动性能影响。研究发现,过渡段内部流场结构主要以对涡及轮毂和机匣区域附面层分离为主。过渡段来流尾迹、中位角及进出口面积比是影响过渡段内部流动损失的三个主要因素。其中,中位角决定了机匣第一弯逆压梯度强度,面积比主要控制第二弯静压升,上游尾迹是诱发机匣侧流动分离的主要诱因。在大中位角情况下,机匣第一弯的流动分离更严重,分离明显提前。在大面积比情况下,机匣侧不仅出现由上游尾迹堆积产生的流动分离,还会出现机匣附面层自身二维分离。随着过渡段的中位角和面积比增大,损失急剧增加。 展开更多

关键词 涡轮过渡段 紧凑 流动机理 分离 损失

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