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高负荷低压涡轮时序效应数值模拟与试验验证
1
作者 杨晓军 宋立旗 +1 位作者 宁嘉昕 康晋辉 《航空发动机》 北大核心 2023年第5期121-128,共8页
为了研究上下游叶片的相位对低压涡轮流动的影响机理,使用商用CFX软件进行数值模拟,并辅以试验校核。选取了0°和180°2个流动相差较大的相位,分析边界层分离与转捩、边界层积分参数,对吸力面的载荷系数、壁面剪力、附面层形状... 为了研究上下游叶片的相位对低压涡轮流动的影响机理,使用商用CFX软件进行数值模拟,并辅以试验校核。选取了0°和180°2个流动相差较大的相位,分析边界层分离与转捩、边界层积分参数,对吸力面的载荷系数、壁面剪力、附面层形状因子及动量厚度等进行对比,并从边界层的瞬态流动分析着手,在1个尾迹扫掠周期内对Klebanoff条纹、K-H涡等结构进行分析。结果表明:不同相位的流动特性差异主要取决于势流的压力扰动与速度扰动的相位,这将决定尾迹诱导转捩与寂静区之间的主导关系。当压力扰动与速度扰动同相时,寂静区处于逆压梯度逐渐增强的阶段,保持层流的能力被削弱;反之当二者异相时寂静区强度较大,尾迹诱导转捩带来的湍流损失可以被寂静区平衡。通过瞬态分析可知,0°相位尾迹诱导全展向K-H涡的卷起,全展向涡的破碎会带来较大的能量耗散,且其诱导的Klebanoff条纹强度较大,二者共同作用使得尾缘动量损失较大。 展开更多
关键词 高负荷低压涡轮 时序效应 尾迹诱导转捩 寂静区 瞬态分析 航空发动机
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尾迹对低压涡轮端区非定常流动影响的数值研究
2
作者 孙爽 张哲瑜 +3 位作者 左灿林 吴兴爽 潘思睿 刘福林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期138-145,共8页
为提高尾迹对涡轮端区二次流影响的认识,利用尾迹降低端区损失,采用数值模拟方法对T106A非定常工况下的叶栅流动进行模拟,辅以实验进行校核。以上游尾迹对端区附面层的抬升作用和上游尾迹对叶栅通道前部涡系结构的破坏作用为切入点,分... 为提高尾迹对涡轮端区二次流影响的认识,利用尾迹降低端区损失,采用数值模拟方法对T106A非定常工况下的叶栅流动进行模拟,辅以实验进行校核。以上游尾迹对端区附面层的抬升作用和上游尾迹对叶栅通道前部涡系结构的破坏作用为切入点,分析尾迹对端区二次流非定常发展过程的影响。研究发现尾迹中心离开叶栅通道时,尾迹对叶栅端区二次流起抑制作用;当尾迹尾部离开叶栅通道时,尾迹卷起的轮毂附面层激励了端区二次流,使二次流更加活跃。 展开更多
关键词 高负荷低压涡轮 上游尾迹 非定常流 端区二次流 通道涡 马蹄涡
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周期性尾迹对涡轮端区二次流强度影响
3
作者 曹惠玲 左灿林 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第32期13980-13985,共6页
为进一步认识上游周期性尾迹对涡轮端区流动的影响,分析尾迹与端区二次流结构之间的相互作用,基于高负荷低压涡轮(high-lift low pressure turbine,LPT)叶型Packb对非定常工况下尾迹与端区流动进行了数值模拟研究,并借助扇形叶栅实验台... 为进一步认识上游周期性尾迹对涡轮端区流动的影响,分析尾迹与端区二次流结构之间的相互作用,基于高负荷低压涡轮(high-lift low pressure turbine,LPT)叶型Packb对非定常工况下尾迹与端区流动进行了数值模拟研究,并借助扇形叶栅实验台进行辅助校核。数值研究采用商业计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件进行仿真,借助LES模型耦合Smagorinsky亚格子模型,对尾迹造成的端区流动影响进行了分析。结果表明:尾迹的存在使得叶栅出口处的端区二次流强度出现周期性的变化,其增强与削弱作用的交替出现是尾迹在通道中所处位置不同所造成的,利尾迹周期性地对二次流强度的削弱作用可有效减小端区流动损失。 展开更多
关键词 周期性尾迹 端区二次流 高负荷低压涡轮(LPT) 削弱作用 端区损失
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叶片表面粗糙度对高负荷低压涡轮的流动影响 被引量：5
4
作者 张宗辰 乔渭阳 白涛 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第2期59-72,共14页
为了得到不同工况下表面粗糙度对涡轮叶片叶型损失的影响规律,采用数值模拟的方法对某前加载叶型在不同攻角和不同雷诺数下的流动进行了详细的分析。结果表明,当攻角i=0°、10°时,叶片表面并无明显的分离现象出现,当i=20°... 为了得到不同工况下表面粗糙度对涡轮叶片叶型损失的影响规律,采用数值模拟的方法对某前加载叶型在不同攻角和不同雷诺数下的流动进行了详细的分析。结果表明,当攻角i=0°、10°时,叶片表面并无明显的分离现象出现,当i=20°、25°、30°时,叶片表面都出现了不同程度的分离,且攻角越大分离越严重。当攻角一定时,增大雷诺数对抑制分离泡的出现有促进作用;当雷诺数也一定时,增大叶片表面粗糙度对抑制附面层的分离有明显的效果,且雷诺数越大抑制分离所需的粗糙度值就越低。攻角为20°,雷诺数分别等于25000、50000、100000、150000、200000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为38、14、5.1、2.5、1.7mm;攻角为25°,相同雷诺数下抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为230、50、11、4、2.2mm;攻角为30°,雷诺数分别等于50000、100000、150000、200000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为3200、800、120、29mm。最后,建立了一套不同攻角下抑制分离的最佳粗糙度-雷诺数关系模型,并编写了相应的C语言程序。通过该程序,只要得知叶片工作的攻角与雷诺数大小,便可直接算出抑制附面层分离的最佳粗糙度值。 展开更多
关键词 高负荷低压涡轮 表面粗糙度 前加载 附面层分离 叶型损失
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上游尾迹对高负荷低压涡轮非定常气动性能的影响 被引量：4
5
作者 屈骁 张燕峰 +1 位作者 卢新根 朱俊强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2004-2011,共8页
低雷诺数下,利用圆柱绕流尾迹模拟上游叶片尾迹的方法,实验研究了上游尾迹扫掠对高负荷低压涡轮叶栅端区二次流和叶型损失的影响,并对尾迹与端区二次流相互作用的物理机制进行了数值研究。尾迹扫掠能显著抑制端区涡系结构,尾迹中的正负... 低雷诺数下,利用圆柱绕流尾迹模拟上游叶片尾迹的方法,实验研究了上游尾迹扫掠对高负荷低压涡轮叶栅端区二次流和叶型损失的影响,并对尾迹与端区二次流相互作用的物理机制进行了数值研究。尾迹扫掠能显著抑制端区涡系结构,尾迹中的正负涡团与轮毂通道涡相互作用交替进行,端区二次涡在整个周期内的时均值降低。此外,尾迹扫掠具有很强的两面性,一方面尾迹扫掠可以抑制叶片吸力面分离,但也会增大掺混损失,调整好恰当的尾迹扫掠频率,可以最大限度地提升涡轮的气动性能。 展开更多
关键词 低雷诺数 高负荷低压涡轮 端区二次流 尾迹周期性扫掠 实验研究
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非设计攻角对涡轮叶片叶型损失的影响特点分析 被引量：3
6
作者 张宗辰 杜睆实 +2 位作者 付海涛 马丽萍 白涛 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2017年第11期109-116,178,共9页
为了得到非设计攻角下涡轮叶片的叶型损失规律,采用数值模拟的方法对某高负荷低压涡轮前加载叶型在5种不同攻角下的流动进行了详细的分析,得到了5种攻角下叶片表面的各种流动参数。结果表明:在设计攻角下,叶片的性能表现最佳,此时叶栅... 为了得到非设计攻角下涡轮叶片的叶型损失规律,采用数值模拟的方法对某高负荷低压涡轮前加载叶型在5种不同攻角下的流动进行了详细的分析,得到了5种攻角下叶片表面的各种流动参数。结果表明:在设计攻角下,叶片的性能表现最佳,此时叶栅中的气流流动均匀,速度梯度、压力梯度分布符合一定规律,并未发生明显的附面层分离现象;在负攻角下,吸力面的流动情况保持良好而压力面的损失较为明显,且随着负攻角的增大损失系数也逐渐增大,但负攻角下损失系数的增幅整体上并不大,当负攻角增加到-20°时其损失系数只有0.048;在正攻角下,压力面的流动情况保持良好而吸力面的损失较为明显,且这种损失比负攻角下压力面的损失要大得多;当正攻角为10°时其损失系数已达到0.141,远远超过-20°攻角下的损失系数。因此,在进行叶型设计的时候一定要留有合适的正攻角裕度。 展开更多
关键词 高负荷低压涡轮 攻角 前加载 附面层分离 叶型损失
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