渦輪三維設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化.pdf

1、渦輪是燃?xì)廨啓C(jī)的主要部件，其功用是將來(lái)自燃燒室的高溫、高壓燃?xì)庵械牟糠譄崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功。船舶燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)為功率大、燃?xì)鉁囟雀?、轉(zhuǎn)速高、效率高，同時(shí)對(duì)尺寸、重量有嚴(yán)格的要求。而對(duì)渦輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法的研究，以及對(duì)渦輪的數(shù)值模擬和性能優(yōu)化一直是國(guó)內(nèi)外葉輪機(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。 本文以給定渦輪設(shè)計(jì)要求為依據(jù)，對(duì)某型船舶燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力渦輪第一級(jí)進(jìn)行葉型設(shè)計(jì)，分別采用等壞量以及等α1扭曲規(guī)律對(duì)渦輪進(jìn)行了三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)，

2、根據(jù)所得參數(shù)，運(yùn)用參數(shù)化法生成葉型。應(yīng)用商業(yè)軟件NUMECA，對(duì)所生成的葉型進(jìn)行了數(shù)值模擬，比較了兩種扭曲規(guī)律的不同以及優(yōu)劣，并將數(shù)值模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性。著重對(duì)等環(huán)量葉片進(jìn)行了分析，包括S1、S2流面分析、葉柵通道中渦系的研究、二維非定常流場(chǎng)特性的分析。 分析了設(shè)計(jì)葉型的不足以及葉片載荷分布對(duì)氣動(dòng)性能的影響，通過(guò)對(duì)比壓力分布，及其對(duì)總壓損失系數(shù)、絕熱效率的影響，確定改進(jìn)方案；根據(jù)二次流損失機(jī)理，嘗試

3、對(duì)靜葉、動(dòng)葉采用不同彎角的彎葉片，通過(guò)數(shù)值模擬得出結(jié)論：葉片的彎曲可以控制徑向壓力梯度，并能夠改變級(jí)的反動(dòng)度沿葉片高度的分布，有效改善葉柵流場(chǎng)；并對(duì)靜葉、動(dòng)葉分別采用不同彎曲角度的多種組合模型方案進(jìn)行數(shù)值模擬，提出靜葉、動(dòng)葉在采用彎曲葉片后由于氣流角、馬赫數(shù)等參數(shù)變化而引起的匹配問(wèn)題，得出在采用匹配合理的靜葉、動(dòng)葉后，可有效提高效率；最后，對(duì)渦輪葉片采用了不同的軸向間距，并分析其對(duì)氣動(dòng)性能的影響。經(jīng)過(guò)對(duì)葉片載荷分布、葉片彎曲、軸向間距三