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第53卷第6期
汽轮机技术
Vol 53 No6
2011年12月
TURBINE TECHNOLOGY
带有超高负荷高压级的1+1/2对转涡轮
低压涡轮的设计与分析
周
王会社,张磊…2,雒伟伟2,徐静静2,徐建中
(1中国科学院工程热物理研究所,北京100190;2中国科学院研究生院,北京100190)
摘要;开展了带有超高负荷高压级的1+1/2对转涡轮低压级设计与研究。首先对该超高负荷涡轮进行特性分析,
提出了1+1/2对转涡轮低压涡轮的设计目标,并进行了低压涡轮的详细设计与分析。研究结果表明,所设计的1
+1/2对转涡轮低压级基本达到设计要求;1+1/2对转涡轮出口背压的变化,对低压级流场产生直接显著的影响,
但对高压级流场的影响较弱。
关键词:超高负荷涡轮;1+1/2对转涡轮;涡轮设计
分类号:V231.3
文献标识码:A
文章编号:1001-5884(2011)06-0401-05
Design and Analysis of Low Pressure Turbine of Vaneless Counter-rotating Turbine
With Highly-loaded High Pressure Stage
ZHOU Jie: 2, WANG Hui-she, ZHANG Leit: 2, LUO Wei-wei. 2, XU Jing-jing 2, XU Jian-zhong
(1 Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
Abstract The low pressure turbine of a vaneless counter-rotating turbine(VCRT) with highly-loaded high pressure stage
was designed and simulated in this paper. After analyzing the performance of the highly-loaded turbine, the design target of
the low pressure stage of the CRT was proposed, according to which the low pressure turbine was designed and studied
ults show thal the design target of the low
of the VCRT has been achieved; the changes of back
pressure in VCR has significant influences on the flow field of the low pressure stage, which the effect on the flow field of
the high
stage is weak
Key words: highly-loaded turbine; vaneless counter-rotating turbine; turbine design
2.4的单级超高负荷涡轮的研究。国内自90年代末以来针
对1+1/2对转涡轮进行了大量的研究工作°,且近年来
呈上升的趋势。不过国内外针对超高负荷涡轮的对转研究
作为航空发动机关键部件之一,涡轮技术的发展有两种尚未见报道。
趋势:提高涡轮前温度,增加涡轮负荷、减少涡轮叶片排排
鉴于超高负荷跨音速涡轮在未来航空发动机研制中的
数。采用超高负荷涡轮技术是提高涡轮负荷的有效途径,重要性和先进性,同时对转涡轮技术已成为涡轮技术的发展
而使用对转涡轮技术可以显著的提高推重比,提升航空发动方向,本文认为可以将超高负荷涡轮技术与对转涡轮技术进
机性能。综观美国现役发动机、验证机、预研计划行有效结合,设计出带有超高负荷涡轮级的对转涡轮。超高
HHPTET2:计划实施的各阶段,可以看出美国在涡轮设计方负荷涡轮相比于常规涡轮,具有出口气流角大、出口马赫数
雨的趋势是:常规→常规高负荷→1+1对转→1+1/2对转,
高的特点。若采用常规低压涡轮与超高负荷渴轮匹配,则需
这一趋势说明在高负荷涡轮的基础上采用1+1/2对转涡轮要低压涡轮导叶提供足够大的气流折转,这必将造成损失增
技术是涡轮技术的发展方向。
加、效率降低;此时,若采用对转涡轮的设计思路,则可以有
国外的 Louis、 Huber等3针对1+1/2对转涡轮已开
效的解决这一不足,并降低损失、提高推重比
展了大量的研究工作,其研究结果显示出1+12对转涡轮1原型超高负荷高压级涡轮性能分析及对
的效率优势;F120发动机的研制成功最终确立了1+1/2对
转涡轮具有实用价值的先进部件技术的地位。此外, Vlasic
转方案的研究
等人”很早就开始了单级高负荷跨音速涡轮的研究工作,1.1超高负荷涡轮特性
并且部分公布了高负荷涡轮的气动设计以及实验研究的结
本文的设计目标是以某超高负荷跨音速涡轮为高压级
果,张磊等人率先在国内开展了膨胀比为5、负荷系数为涡轮,设计出1+1/2对转涡轮。为了提出合理的对转方案
收稿日期:2011-04-20
作者简介:周杰(1986-),男,硕土在读,从事透平机械方面研究工作。
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