李文斌，万渊，张心明，吕琼莹

（1.长春理工大学机电工程学院，长春　130022；2.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800）

微小型涡喷发动机向心涡轮的流动仿真

李文斌1，万渊2，张心明1，吕琼莹1

（1.长春理工大学机电工程学院，长春130022；
2.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800）

为了详细研究微型向心涡轮的内部流动特性，对一台自研微型涡轮发动机的涡轮进行了气动设计和全三维粘性数值模拟仿真，验证了叶片型线设计方案的可行性，得到模拟计算结果（落压比为1.91，总压绝热效率0.73，出口气流马赫数为1.2，流量13.8g/s）。研究了微型涡轮设计工况下内部的气流状态，对微尺寸下涡轮内部的流动特性及各种流动损失产生的特点及原因进行分析总结。结果表明：导向叶流道内的流动损失主要为由气体粘性引起的叶型损失；动叶流道中流动损失主要为气体在动叶前缘产生冲击形成的滞止损失与边界层损失，动叶出口叶片尾缘处形成的尾迹涡流损失。

微型向心涡轮；数值仿真；叶片型线；流动损失

作为微型飞行器的推进动力装置，微型涡喷发动机具有高能量密度、高推重比的优势，是微型飞行器的关键技术［1］。向心涡轮具有大焓降、高转速、高膨胀比等特点，在小流量和小雷诺数下可具有较高效率。近年来，随着微加工技术的进步与发展，微型向心涡轮的实现已成为可能，因其结构紧凑，造价低廉，在微型航空发动机上获得广泛应用［2］。国内对向心涡轮的研究主要集中在叶轮直径65mm以上［3，4］，性能较低。……