高速飞行器空气涡轮气动及冷却结构设计

发布时间：2017-11-16 15:10

  本文关键词：高速飞行器空气涡轮气动及冷却结构设计

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【摘要】：在高速飞行器中，小型空气涡轮泵是一种重要的辅助设备，该设备从进气道提取高压空气推动涡轮做功，再驱动泵，泵将低压油打压后得到高压油，高压油可驱动控制原件或注入燃烧室。当飞行器高速飞行时，比如飞行器以马赫7飞行，从进气道获取的空气将具有较高的滞止温度，空气涡轮处于温度工作环境，，涡轮的气动设计，要考虑冷却。空气涡轮负荷高，尺寸小，给冷却结构的布置带来一定难度。因此在有限的空间内设计出一个能够承担较大负荷的、能够迅速实现能量转化的机组就十分重要。 本文选择缩放喷管代替静叶的单级涡轮机组的方案。根据设计参数进行了一维设计，确定了一维的各个参数。同时为了增加叶高，采用了局部进气。根据一维设计结果进行了三维设计，采用各个相关软件进行了三维几何模型了建立以及网格的划分，对气动方案进行了数值计算。结果显示，从总体性能参数上，气动方案实现了设计初衷，以48000r/min的转速，0.1818kg/s的流量实现了88kW左右的功率输出。同时气动方案给出了温度场，对于后续的冷却结构设计提供了数据支持。 在冷却结构的设计过程中，充分根据气动方案设计初预留的空间，对喷管部分进行了冷却结构的设计。根据气动方案的温度场分布情况，有针对性地进行了冷却设计。对整个方案进行了气热耦合计算，冷却工质采用C10H22。对数值结果进行分析，结果显示，喷管壁面的温度明显降低，同时动叶叶栅上温度也明显降低，都在材料可承受范围之内。加入冷却结构，对于整个机组性能的影响很小,流量和输出功率基本都没有明显变化，说明设计有效可行。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38

【参考文献】

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本文编号：1192745