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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
对转涡轮技术是提高发动机性能最为有效的技术之一。先进的无导叶对转涡轮技术具有减少涡轮零部件数目、减轻涡轮部件重量、缩短发动机轴向尺寸等突出优点，是国外先进战机已采用或将采用的重要技术，也是快速提升我国发动机性能必须攻克的先进技术。本文围绕对转涡轮气动设计，开展了对转涡轮内部复杂流动的机理研究以及针对对转涡轮特点和难点的气动设计技术的研究。首先，速度三角形设计是涡轮气动设计成败的关键之一。针对对转涡轮的特点，本文开展了对低压无导叶对转涡轮（1+1/2）速度三角形的深入分析。结合部分经验关系，通过理论推导，建立了效率和出功比随涡轮速度三角形基本参数的变化规律，并详细分析了包括转速比、气流角、进出口轴向速度比、流量系数等对涡轮效率和出功比的影响。结果表明：从实用和高效率角度看，低压无导叶对转涡轮应当选取较小的流量系数、较大的高压动叶进出口轴向速度比和较大的高压动叶出口气流角。与低压无导叶对转涡轮相比，常规对转涡轮（1+1）由于速度三角形设计自由度的增加，在相同的总参数下可以通过选取更大的流量系数、更低的高压动叶进出口轴向速度比来满足总效率和出功比的设计要求。对高低压均无导叶对转涡轮（1/2+1/2）的初步探讨表明，在燃烧室轴向出气的条件下，高低压涡轮出功比变化范围非常有限，高压涡轮极限负荷相对较低。其次，涡轮叶型是决定涡轮负荷分布的主要因素。低压无导叶对转涡轮高压动叶具有比常规涡轮更高的出口马赫数的特点，针对此，本文发展了能设计收敛扩散叶型的叶片造型程序。通过采用任意曲线造型，并选取合适的进出口气流角、楔形角、尾缘弯折角等参数可以设计出满足对转涡轮性能的收敛扩散叶型。在涡轮通道马赫数达到2时，在相同的进口来流和膨胀比下，收扩叶型具有更佳的气动性能。再次，针对某对转涡轮设计总参数，在完成了某高性能低压无导叶对转涡轮的初步气动设计后，对提高对转涡轮性能的部分关键技术进行了深入的研究，包括最佳稠度的选取、最佳轴向间距的选取、弯叶片性能的研究等。在研究对转涡轮高压动叶最佳稠度的选取中发现，在通过调整高压动叶安装角保证不同稠度下涡轮流量不变时，涡轮级膨胀比几乎不变，从而可保证对转涡轮高压动叶稠度在较宽广的范围内变化时涡轮总性能变化较小。在研究高低压涡轮最佳轴向间距的选取中发现，当对转涡轮高低压动叶轴向间距与低压涡轮喉道宽度接近时，对转涡轮可以获得更好的气动性能。对弯叶片技术的研究表明，采用正弯叶片可以有效提高涡轮性能，并且正弯角度存在最佳值。冷却是现代涡轮设计中必不可少的环节。本文最后介绍了一种适用于带冷气低压无导叶对转涡轮的准三维气动设计方法，并对比研究了两种考虑冷气的三维数值模拟方法，包括以点源形式考虑冷气影响和考虑真实冷气腔形状的耦合计算方法。随后完成了带冷气对转涡轮气动方案设计和三维数值模拟。结果显示，在有冷气的情况下，对转涡轮流场基本合理，涡轮总性能参数也基本满足设计要求。 |
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发表于 2022-8-28 23:46:43
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