白　涛

(西安航空学院 飞行器学院， 西安　710077)



不同加载形式高负荷低压涡轮的性能分析

白涛

(西安航空学院 飞行器学院， 西安710077)

摘要：通过设计负荷能力相同而负荷分布形式不同的3种叶型来分析在宽广的雷诺数范围内负荷分布对涡轮叶型边界层发展的影响规律。研究结果表明：后加载叶型对雷诺数的变化较为敏感，尤其是在低雷诺数范围内，而前加载和均匀加载则相对不敏感。研究结果可为设计适用于不同工况的叶型提供理论指导。

关键词：负荷分布；雷诺数；边界层；气动损失

低压涡轮的质量约占到航空发动机总质量的20%～30%。高负荷低压涡轮叶片的设计是减轻发动机质量的主要途径。高负荷叶片的设计意味着单级涡轮叶片数目减少、叶栅稠度降低。典型低压涡轮工作的Re范围较低，大约为 50 000～500 000。雷诺数对低压涡轮的影响十分显著[1-4]。尤其当低压涡轮工作在低于自模化雷诺数条件下时，雷诺数的降低会造成边界层分离和端壁二次流的加剧，从而使得涡轮的效率降低[5]。因此，对高负荷低压涡轮工作在低雷诺数情况下的流动控制变得十分必要。射流、拌线、附面层吹气等流动控制方法通过加入能量或者改变边界层的发展来实现对高负荷低压涡轮流动的控制[6-7]，然而这些控制方法会增加叶片和控制机构设计的难度。

叶片表面负荷分布决定着边界层的发展规律，因此负荷分布形式对于涡轮气动性能的好坏至关重要。高负荷叶片的加载形式一般有前加载、均匀加载和后加载3种，不同加载形式下边界层的发展不同。……