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Flow characteristics in a rotor-stator cavity with cooling air inlet at low radius

航空动力学报 2015年第4期30卷 775-783页

作者： CAI Xu LUO Xiang ZHAO Xi XUGuo-qiang CAI Jun National Key Laboratory of Science and Technology on Aero-Engine Aero-thermodynamics School of Energy and Power Engineering Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing 100191 China Dalian Airforce Department of Information Network Communicaiton Non-Commissioned Office Academy Dalian Liaoning 116600 China Guizhou Aero-Engine Research Institute Aviation Industry Corporation of China Guiyang 550081 China

Experiments were conducted on a typical rotor-stator system where air entered through an annular slot at low radius and flowed out of the cavity axially through a rim seal between the rotor and the stator.For the seal in this rotor-stator system,the stationary shroud overlapped the rotating one.Pressure distributions at the stator surface and flow resistance coefficients of the rotor-stator cavity with a maximum gap of 67mm were measured under different dimensionless mass flow rates from 1.32×104 to 4.87×104 with a large range of rotational Reynolds numbers from 0.418×106 to 2.484×106.The results show that pressure on the stator surface decreases with the increase of rotational Reynolds number when the dimensionless mass flow rate is below 1.3×104;when the dimensionless mass flow rate is above 3.034×104,the trend reverses.This is the so-called"pressure inversion effect".However,dimensionless pressure does not show the same changes when rotational dynamic pressure is chosen as the denominator.The resistance coefficient of the rotor-stator cavity is determined by the dimensionless mass flow rate and rotational Reynolds number;for practical application,the resistance coefficient can also be estimated by the turbulent flow parameter in the range of turbulent parameter from 0.1to 1.6.

关键词： cooling system rotor-stator system flow characteristics pressure distribution resistance coefficient

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