考虑涡轮传热性能的气动设计耦合计算方法研究

作     者：刘维 温风波 罗磊 崔涛 王松涛 LIU Wei;WEN Feng-bo;LUO Lei;CUI Tao;WANG Song-tao

作者机构：哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2018年第39卷第11期

页      面：2463-2471页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51206034 51436002) 

主　　题：涡轮 管网 气热耦合 优化 耦合计算 

摘      要：为了在涡轮叶片气动型线设计过程中同时提高气动效率并保证传热性能,提出了一种基于一维管道网络法和三维CFD的耦合计算方法,分别采用管网/三维耦合计算方法和全三维耦合计算方法对MARK-II冷却叶片多个工况进行计算,两种数值计算方法计算结果与实验数据交叉对比,以验证本文计算方法可行性。计算结果表明,两种数值计算得到的叶片型面压力、温度、换热系数和实验值都比较吻合,但管网/三维耦合计算得到的壁面温度相比全三维耦合计算结果整体略微偏低,最大偏差不超过3.89%。基于管网/三维耦合计算方法对某航空发动机涡轮第二级动叶叶片型线优化设计,气动效率提高0.34%,壁面平均温度几乎没有变化。