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高速涡轮动叶片油冷方案冷却效果及流场分析

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涡轮基组合循环发动机涡轮转子叶片在高马赫数飞行时,受到热负荷主要来源于气动加热.为了减弱叶片的热负荷,需要采用对叶片进行冷却设计.飞行条件下,能够作为冷却剂的发动机燃料.设计从空心转轴中心将燃料输送到转子部位,然后通过U型通道使冷却剂流经叶片进行冷却,最终再通过转轴中心输运出去.本文针对高速旋转状态下冷却通道内部流动情况进行了分析,并分析了冷却对主流造成的影响,最后分析了冷却剂流量的影响. 本文针对小型大焓降涡轮动叶，采用空心轴及带通道轮盘的方法，利用燃料作为冷却剂，对高温叶片进行了冷却结构设计和数值计算分析，得到了以下结论:燃料冷却能够很好的满足冷却需求，1g/s的流量就可以使得单个叶片温度大幅度降低。为了不影响叶片强度，冷却通道直径以及位置需要进行整体设计，本文的设计为后续的冷却结构设计提供了参考。随着冷却剂流量的减小，冷却剂出口温度逐渐升高，叶片温降逐渐减小。旋转造成冷却通道内部液体处于强大的压力环境中，最高压力可达114.5MPa，再这样的压力下冷却剂不容易发生气化。随着冷却剂流量的减小，冷却通道内的漩涡结构越来越明显，尤其在冷却通道顶部弧形转弯区域，冷却剂呈螺旋方式流过。

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来源
《第五届冲压发动机技术交流会》|2015年|42-50|共9页
会议地点厦门
作者
孙红闯; 秦江; 张铎;
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作者单位

中国宇航学会;

中国航天科工集团公司科技委;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类组合式发动机;
关键词
航空工程; 组合循环发动机; 涡轮转子叶片; 冷却剂; 冷却效果; 流场分析;

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