大涵道比涡扇发动机低压涡轮流动机理及设计技术研究

摘要

低压涡轮部件是民用大涵道比涡扇发动机内部主要的减重对象.超大负荷叶型已成为低压涡轮叶型设计的一个新趋势.基于Lantry-Menter转捩模型,本文对所设计的一Zweifel升力系数达到1.9的超大负荷低压涡轮叶型在定常无尾迹及非定常尾迹作用下的流动机理进行了数值研究.计算中选取的雷诺数、来流湍流度状态均反映了低压涡轮真实的工况,为了与高来流湍流度状态的结果进行对比,计算中还选取了低来流湍流度状态.定常计算结果表明,来流湍流度变化对超大负荷叶型的表面流动、叶型总压损失影响较大,尤其是低来流湍流度与高来流湍流度之间,差别是本质上存在的.在低雷诺数、低来流湍流度状态下,叶型吸力面的"开式"分离流动将导致叶型总压损失较高来流湍流度状态急剧增大.非定常计算结果表明,非定常尾迹对分离泡的抑制能够进一步减小叶型总压损失.为了进一步挖掘叶型负荷提升的潜能,以减轻低压涡轮重量,现行低压涡轮叶型设计体系需很好的考虑并充分利用低压涡轮内部真实的高来流湍流度、非定常流动环境.