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一种适用于低压涡轮叶片转捩-分离流预测的极大涡模拟方法
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作者 穆宇旸 徐家宽 +3 位作者 李艺 郑国雨 乔磊 白俊强 《推进技术》 北大核心 2025年第5期44-55,共12页
在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研... 在航空发动机领域中,大负荷低压涡轮叶片表面的流动受强逆压梯度影响,易产生具有高度非定常特性的转捩-分离流。而基于雷诺平均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes,RANS)的转捩模型难以对该现象进行精确模拟。为了提升预测精度,本研究在改进的极大涡模拟方法(Very Large Eddy Simulation,VLES)基础上耦合适用于叶轮机械流动的γ转捩模型,从而形成了γ-VLES混合预测模型。本研究采用该模型对Pak-B低压涡轮叶片表面的层流分离泡诱导转捩及分离流演化现象进行预测。研究结果表明:γ-VLES模型能够准确计算叶片表面的时均压力系数和速度型,并展现了长分离泡内部瞬态流场中周期性涡的演化脱落过程。模拟结果与实验结果高度吻合,有效克服了RANS框架下γ-Re_(θt)和γ转捩模型在转捩-分离流预测方面的局限。 展开更多
关键词 计算流体力学 RANS/LES混合方法 极大涡模拟 低压涡轮叶片 层流分离泡诱导转捩
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低压涡轮叶片耐磨层对锯齿冠掉块的影响分析
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作者 李青 张银东 +3 位作者 靳力 尤宏德 马世岩 王全 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期168-174,共7页
针对发动机试验后低压涡轮叶片锯齿冠出现掉块故障,利用视频显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法对掉块断口进行宏、微观分析,明确了掉块断口均为疲劳断口,源区位于啮合面耐磨层或焊接熔合区靠近流道面一侧;通过对模拟试验件开展力学性能... 针对发动机试验后低压涡轮叶片锯齿冠出现掉块故障,利用视频显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法对掉块断口进行宏、微观分析,明确了掉块断口均为疲劳断口,源区位于啮合面耐磨层或焊接熔合区靠近流道面一侧;通过对模拟试验件开展力学性能测试,证明锯齿冠发生掉块主要与堆焊耐磨层及焊接熔合区降低锯齿冠R根部承载能力有关;强度分析表明,堆焊耐磨层及焊接熔合区与应力集中区域重叠或相近;对锯齿冠耐磨层横、纵剖面形貌检查发现,耐磨层及焊接熔合区的流道面侧(疲劳源区位置)更靠近锯齿冠应力集中区,验收标准规定在锯齿冠上表面进行耐磨层长度检验不能准确表征耐磨层长度,因此耐磨层焊接长度应是锯齿冠设计过程中需要考虑的重要参数之一。 展开更多
关键词 低压涡轮叶片 锯齿冠 疲劳断裂 掉块 应力集中 航空发动机
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钛铝低压涡轮叶片熔模铸造精确成形及冶金缺陷分析 被引量:8
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作者 朱郎平 李建崇 +3 位作者 张美娟 魏战雷 黄东 南海 《精密成形工程》 2018年第3期87-92,共6页
目的研究不同浇冒口设置对Ti Al低压涡轮叶片的成形的影响及叶片冶金缺陷形成的原因。方法采用熔模精铸方法,通过设计顶注式重力铸造浇注系统,采用冷坩埚感应熔炼炉进行Ti Al叶片浇注实验,采用目视和X射线检验方法分析叶片铸件表面及内... 目的研究不同浇冒口设置对Ti Al低压涡轮叶片的成形的影响及叶片冶金缺陷形成的原因。方法采用熔模精铸方法,通过设计顶注式重力铸造浇注系统,采用冷坩埚感应熔炼炉进行Ti Al叶片浇注实验,采用目视和X射线检验方法分析叶片铸件表面及内部缺陷,并结合金属凝固理论分析缺陷形成原因。结果合理的浇口和排气孔设置有效避免了因熔体流动性差造成的叶片充型不完整,以及凝固收缩导致的应力开裂等问题,浇注出成形完整的铸造叶片;叶冠与叶身端部转角部位充型凝固过程中形成热节,容易出现贯穿性疏松缺陷;树脂基熔模焙烧后残留的碳黑在熔体充型凝固过程中,与面层中的Zr O2反应生产CO,导致叶身出现聚集性皮下气孔;由于凝固收缩引起叶身与铸型分离,降低横向散热能力,导致叶盆部位出现表面疏松。结论通过浇注合理的浇注系统设置可实现Ti Al叶片完整充型,疏松缺陷控制为进一步提高叶片质量的关键。 展开更多
关键词 熔模精密铸造 TIAL金属间化合物 低压涡轮叶片 重力浇注 冶金缺陷
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基于重力方向影响的低压涡轮叶片水流量测量数值计算 被引量:1
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作者 杨珂 马世岩 +1 位作者 郭瑞 王雷 《航空发动机》 北大核心 2020年第1期22-26,共5页
为分析叶片摆放方向(重力)对某型发动机低压涡轮转子叶片水流量测量的影响,对某低压涡轮转子叶片(2种内腔冷却结构)在4种不同重力方向作用下的水流量进行数值计算。结果表明:重力方向对水流量测量结果的影响可以忽略。针对第1种内腔冷... 为分析叶片摆放方向(重力)对某型发动机低压涡轮转子叶片水流量测量的影响,对某低压涡轮转子叶片(2种内腔冷却结构)在4种不同重力方向作用下的水流量进行数值计算。结果表明:重力方向对水流量测量结果的影响可以忽略。针对第1种内腔冷却结构的叶片,将测量设备进口引流管路加入计算模型,分别计算4种不同重力方向作用下的水流量。结果表明:在不同工况下由该测量设备引流管路导致的水流量测量结果变化很小,可以忽略不计。将计算结果及实测数据分别与测量标准要求进行对比分析,数据拟合度较好。 展开更多
关键词 低压涡轮叶片 水流量测量 重力 数值计算 航空发动机
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高空模拟状态下长焦距低压涡轮转子叶片温度场测试
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作者 赵飞 徐春雷 闻泽智 《航空发动机》 北大核心 2025年第1期146-150,共5页
为验证发动机叶片冷却设计效果,提高发动机寿命及可靠性,开展了高空模拟状态下低压涡轮转子叶片表面温度场测试技术研究。基于辐射测温原理,设计了一种长焦距、可变测量角度的光学高温计探头,并在此基础上进行了测试改装方案设计、冷却... 为验证发动机叶片冷却设计效果,提高发动机寿命及可靠性,开展了高空模拟状态下低压涡轮转子叶片表面温度场测试技术研究。基于辐射测温原理,设计了一种长焦距、可变测量角度的光学高温计探头,并在此基础上进行了测试改装方案设计、冷却气源系统设计、光学高温计标定及涡轮叶片发射率测量,在不改变发动机结构的情况下成功实现了高空模拟环境下发动机中间状态低压涡轮转子叶片表面温度测试,获取了低压涡轮转子叶片尾缘及叶背的温度场分布数据。结果表明:涡轮叶片尾缘温度高于叶背温度;最高温度位于尾缘中间偏上位置;同一截面位置每个叶片温度无明显差异;随着距离发动机轴线半径逐渐减小,涡轮叶片各截面径向平均温度逐渐降低。 展开更多
关键词 低压涡轮转子叶片 温度场 温度测试 高空模拟条件 航空发动机
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锯齿冠低压涡轮工作叶片叶冠防错位设计方法 被引量:3
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作者 左铭 杨养花 张志述 《航空发动机》 北大核心 2018年第3期36-41,共6页
针对锯齿冠低压涡轮工作叶片在使用过程中发生的叶冠错位故障,在综合分析各次叶冠错位故障发生原因的基础上,总结了锯齿冠低压涡轮工作叶片叶冠错位模式,绘制了模式图,并针对各种叶冠错位模式提出了1套完整的锯齿冠低压涡轮工作叶片预... 针对锯齿冠低压涡轮工作叶片在使用过程中发生的叶冠错位故障,在综合分析各次叶冠错位故障发生原因的基础上,总结了锯齿冠低压涡轮工作叶片叶冠错位模式,绘制了模式图,并针对各种叶冠错位模式提出了1套完整的锯齿冠低压涡轮工作叶片预防叶冠错位的设计方法。在2型发动机上进行应用的结果表明,本方法是切实可行的。 展开更多
关键词 锯齿冠 低压涡轮工作叶片 预防错位 航空发动机
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尾迹对低压涡轮吸力面附面层流动的影响 被引量:1
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作者 曹惠玲 吴兴爽 +2 位作者 谭天荣 宋立旗 刘福林 《航空发动机》 北大核心 2022年第5期65-72,共8页
为研究尾迹对低压涡轮叶片吸力面附面层流动特性与转捩过程的影响,利用商用CFX软件进行数值模拟,并辅以试验校核。着眼于附面层瞬态分析,在1个尾迹扫掠周期内,对吸力面附面层内Klebanoff条纹、KH结构、涡等瞬态结构进行研究。结果表明:... 为研究尾迹对低压涡轮叶片吸力面附面层流动特性与转捩过程的影响,利用商用CFX软件进行数值模拟,并辅以试验校核。着眼于附面层瞬态分析,在1个尾迹扫掠周期内,对吸力面附面层内Klebanoff条纹、KH结构、涡等瞬态结构进行研究。结果表明:在尾迹间歇期,尾迹诱导湍流区和抑制区仍在影响叶片尾缘附面层的发展,分离泡在抑制区上游重新生成;尾迹接触叶片前缘后,产生尾迹放大Klebanoff条纹,其前缘以88%的主流速度向下游运动,随后尾迹接触附面层并与分离泡作用,触发剪切层的KH不稳定性形成全展向KH卷起涡,而尾迹诱导转捩起到了抑制分离泡的作用;尾迹放大Klebanoff条纹将追赶并冲击全展向KH卷起涡,使其崩溃为局部KH涡并最终破裂成全湍流。 展开更多
关键词 尾迹 低压涡轮叶片 附面层 尾迹诱导转捩 自然转捩 瞬态结构 航空发动机
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大涵道比涡扇发动机涡轮内部流动机理及气动设计技术研究进展 被引量:12
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作者 邹正平 周琨 +4 位作者 王鹏 綦蕾 张伟昊 姚李超 邵飞 《航空制造技术》 北大核心 2012年第13期49-54,共6页
对低雷诺数低压涡轮而言,在设计中利用上游尾迹对下游边界层的非定常效应能够有效地减少涡轮叶型损失,其关键在于合理选择尾迹诱导转捩的通过频率和低压涡轮叶片表面负荷分布形式,而尾迹通过频率的选择主要结合负荷分布,以达到叶片吸力... 对低雷诺数低压涡轮而言,在设计中利用上游尾迹对下游边界层的非定常效应能够有效地减少涡轮叶型损失,其关键在于合理选择尾迹诱导转捩的通过频率和低压涡轮叶片表面负荷分布形式,而尾迹通过频率的选择主要结合负荷分布,以达到叶片吸力面尾缘无非再附式分离为佳。 展开更多
关键词 大涵道比涡扇发动机 低雷诺数 气动设计 涡轮 透平 低压涡轮叶片 流动机理 研究进展
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