一种新型航空燃气轮机辐流式对转透平的气动设计与特性分析

【类型】学位论文

【作者】刘敬 

【关键词】 对转涡轮 辐流式透平 热力设计 可行性分析 新概念

【摘要】航空发动机的研制对一个国家航空事业的发展至关重要。为了缩小我国航空发动机研制与国际发达国家先进水平的差距，有必要探讨提高发动机性能的技术途径。仅仅局限于依靠提高先进航空发动机的设计参数（或循环参数）来提高发动机的性能是远远不够的，应有新的设计概念、新的设计思想和方法。根据气流在涡轮中流动的方向，可将涡轮分为两大类：轴流式涡轮和径流式涡轮。目前，居航空动力主导地位的航空燃气涡轮发动机的涡轮，除了常规轴流涡轮之外还有轴流对转涡轮，对转涡轮因其优秀的性能备受国内外研究者关注。航空燃气涡轮发动机的燃烧室与涡轮皆是分而置之各自独立，在工作中相互联系。本文针对现行航空燃气涡轮发动机的涡轮与燃烧室两个部件，依据原有理论提出“涡轮燃烧室部件一体化新概念”，即将涡轮与燃烧室融为一体使之成为连续做功的新型部件，这一部件包括旋转的燃烧室和辐流式对转透平。 本文对该新型涡轮的辐流式对转透平部分进行了可行性分析。首先依据热力学理论进行了一维热力设计，根据热力设计结果得到了辐流式对转透平叶轮基本几何尺寸和初步的热力参数，根据热力设计参数进行了对辐流式对转透平三级叶栅的三维造型设计。本文采用计算流体动力学（CFD）技术，在符合有关指标允许的范围内选取数据，在燃烧、材料强度、传热过程等可以实现的条件下进行了数值模拟，并对结果进行了分析，得出了一些有益结论，从而迈出对这一新事物认识的第一步。本文研究为新型航空燃气轮机研发作了一些探索性的工作，以期为现行燃气轮机提供具有工程应用价值的新结构形式。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西安交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】丰镇平

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