新聞動態
圖片新聞
綜合新聞
學術活動
科研進展
媒體報道
科研機構
國家能源風電葉片研發(實驗)中心
能源動力研究中心
輕型動力實驗室
循環流化床實驗室
分布式供能與可再生能源實驗室
儲能研發中心
傳熱傳質研究中心
先進燃氣輪機實驗室
無人飛行器實驗室
新技術實驗室(籌)
 
您當前所在位置:首頁>新聞動態>科研進展
尾迹在一體化超緊湊過渡段內傳輸特性的研究進展
发稿时间:2020-10-12         作者:刘红蕊          来源:輕型動力實驗室     【字号:

  超緊湊高低壓渦輪過渡段能夠減輕發動機重量、提升低壓轉子動力學特性,因此在現代高性能航空發動機上得到了廣泛的應用。但是過渡段及其下遊低壓渦輪內部極易出現流動分離,尤其高空巡航低雷諾數狀況下。對此,輕型動力實驗室研究团队采用耦合寬弦長低壓渦輪導向器的一體化設計來優化超緊湊過渡段內部流場性能,消除了過渡段通道的端壁分離。此外,前人揭示了高負荷渦輪內部尾迹抑制流動分離的原理,並成功利用尾迹的擾動作用來控制層流附面層的分離。而對于較遠傳輸距離和耦合較寬弦長的低壓渦輪導向器的一體化超緊湊過渡段,尾迹掃掠對一體化超緊湊過渡段內流場産生的影響尚不明確。對此,研究团队研究了尾迹在一体化超紧凑过渡段内的传输特性和“负射流”效应,分析了尾迹抑制低压涡轮导向器吸力面分离的流动机理,并发现尾迹诱导宽弦长低压涡轮导向器吸力面转捩过程中的“寂静区”效应。 

  1为非定常数值计算得到的设计工况下一个尾迹扫掠周期内五个时刻的一体化超紧凑过渡段叶中截面的湍流度云圖及t/T=0.2时刻的扰动速度矢量放大圖。从圖中可以看出,尾迹表现出高湍流度特征,尾迹产生初期的中心湍流度高达30%左右。隨著尾迹向下遊傳播,尾迹不斷加寬,湍流度也逐漸降低,但到達低壓渦輪導向器時,尾迹中心湍流度仍達9%左右,高湍流度的尾迹会给流场周期性地施加强烈的扰动。此外,尾迹中心具有低速特性,如果以一体化超紧凑过渡段叶中截面内的时均流速为参考,则尾迹表现出指向尾迹源的“负射流”特征,如圖1a)所示。在尾迹上遊,擾動速度卷起爲交錯出現的兩排渦列。隨著尾迹向下遊傳播,擾動渦速度矢量逐漸減小,擾動渦逐步合並。到達低壓渦輪導向器吸力面時,其尾迹中心向著尾迹源的負射流區域加寬,尾迹兩側卷起渦經過合並和耗散,其強度減弱,兩側卷起渦的寬度相對于尾迹的寬度減小。 

  尾迹经过过渡段传播和耗散后,对附面层的扰动作用减弱,但在一定程度上仍具有抑制附面层分离簣Dだ附面层转捩的作用;尾迹对分离的抑制作用是通过前沿大尺度逆向涡诱导出的紧贴壁面的顺向涡对附面层的加速作用实现的;尾迹在抑制附面层分离的同时,引起附面层湍流粘性损失的增加;而尾迹后的寂静区在尾迹扫掠后可以进一步抑制附面层的分离,同时又不会带来湍流损失的增加。 

  本研究得到了國家自然科學基金(No.51906242)的支持,已發表SCI論文2篇。 

 

  1 尾迹在一體化超緊湊過渡段通道內的傳播 

 
評論
相關文章