高压涡轮导叶压力面异型气膜孔特性

研究采用数值仿真方法对高压涡轮导叶压力面上圆柱孔、扇形孔、簸箕孔和后置孔的流动和传热特性进行了对比分析。其中扇形孔在展向上扩张12°,后置孔在流向上扩张7°,簸箕孔在两个方向上都有扩张。结果表明:在所研究的吹风比范围内,扇形孔和簸箕孔的气膜冷却效率最大,且当吹风比为2时,扇形孔和簸箕孔的气膜冷却效率分别最高比圆柱孔提高了128.9%和146.9%。此外,簸箕孔的热流密度净收益最大,比圆柱孔提高了28.8%,说明簸箕孔是最佳方案。另外研究发现,展向扩张角对流动和换热特性的影响大于流向扩张角,且气膜冷却效率对热流密度净收益的影响大于传热系数。

MT1涡轮导叶边界层拟序结构分析

采用自主开发的大涡模拟程序NUL-TURBO,对MT1高压涡轮导叶的跨声速流场进行了数值模拟。在对半叶高位置叶片表面等熵马赫数分布实验数据对比验证的基础上,研究了有无气膜冷却两种情况下叶片表面流场的拟序结构。结果表明:无气膜射流时,叶片吸力面近尾缘位置存在分离转捩过程,并在此过程中发现了发卡涡"森林"现象;有气膜射流时,射流出口位置叶片表面边界层直接转捩为湍流,并发现了叶片压力面逆转捩过程中存在的涡拉伸形态。

涡轮导叶非轴对称端壁技术研究

本文基于非均匀有理B样条曲面造型和网格变形技术开发了涡轮导叶非轴对称端壁造型工具,并以商业软件Isight为优化驱动器,同时借助CFX为求解器,搭建了非轴对称端壁自动优化设计系统。应用该系统对某高压涡轮导叶进行非轴对称端壁优化设计,优化非轴对称端壁使得导叶总压损失系数减小了3.44%,非轴对称端壁试验验证总压损失系数减小了5.67%;通过流场细节分析表明,非轴对称端壁设计通过改变下端区轮毂处压力分布,减小了横向压力梯度,削弱了端壁区域流向涡的强度,从而减小了二次流损失,改善了涡轮导叶的气动性能。

K465合金及K465与GH3039异种合金的钎焊

本文进行了B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi(C)-S钎料工艺性能、真空钎焊工艺参数、K465+K465和K465+GH3039钎焊接头组织及力学性能、母材经钎焊热循环后力学性能的研究,确定了钎焊工艺。研究结果表明:一定的工艺条件下,B-Ni55NbCoWCrAlSiMoTi(C)-S钎料对K465和GH3039这2种合金均具有良好的钎焊工艺性能;K465+K465钎焊接头高温力学性能较高,K465+GH3039钎焊接头的高温力学性能超过GH3039母材水平;钎焊热循环对母材的力学性能无不良影响;所确定的钎焊工艺适用于K465合金及K465与GH3039异种合金的真空钎焊。

上下游边界耦合对燃烧室流场的影响研究

通过仿真解耦研究了燃烧室上下游边界对燃烧室流场的影响,并与试验结果进行了对比验证。结果表明,相比于单燃烧室仿真,基于多部件的联合变维仿真可以提高燃烧室内各部分压降的预测精度,能够更加真实地模拟出火焰筒内流场分布以及出口温度分布,且与试验值吻合更好;单燃烧室仿真相比燃烧室与高压涡轮导叶联算,火焰筒出口附近流线方向会偏高,进而影响径向温度分布趋势。单燃烧室仿真相比燃烧室与压气机末级导叶联算,会影响对二股流漩涡的预测精度,且不均匀的压气机出口流场,通过影响旋流器进气均匀性来影响燃烧的反应进程。相比单燃烧室仿真,基于多部件联合变维仿真的燃烧室温度分布系数和径向温度分布系数,在70%流道高度处的温度相对偏差最小(为-0.6%),其他高度处的温度相对偏差也相对较小,预测精度有较大的提升。