涡轮机匣隔热环腔内流动换热数值计算

【摘要】：涡轮机匣是发动机的重要承力构件之一,机匣内部流动通道同时也是整个发动机空气系统的一部分,了解机匣内的流动和换热特性将有助于整个空气系统计算和间隙控制。作为涡轮机匣的一部分,隔热环腔内的流动换热情况以及隔热环的存在对出口腔内流动换热的影响需要进行详细深入研究。论文针对某型航空发动机涡轮机匣(包括隔热环)腔内的流动换热进行了三维数值计算,重点研究了涡轮机匣隔热环腔内的流动结构和壁面换热情况。数值计算结果表明,(1)在隔热环中,从连接孔下部进入隔热环的射流冲击到上壁面,之后气流分开流动,在射流的左右分别形成逆时针和顺时针方向的旋涡运动。中心区域的射流区速度略大而其余区域速度很小,在0.3m/s以下。(2)隔热环中的气流主要在隔热环和连接孔内循环流动。(3)总的来说,隔热环腔内换热很弱。对应于连接孔即隔热环入口孔壁面换热稍强,向两端逐渐减弱,大部分区域换热极弱。(4)隔热环的存在对机匣内的速度分布影响极小,而且仅限于靠近连接孔附近。有无隔热环时机匣出口腔的总压系数也非常接近,隔热环的存在对机匣的压力影响可以忽略。总之隔热环对于机匣的流动和换热特性影响极小,在机匣的流动和换热实验和计算研究中可以不考虑隔热环。