论文摘要：动静叶干涉下最小封严流量的实验研究

合理设计发动机二次空气系统是航空发动机设计的关键性问题之一，也是进行发动机热防护的重要手段之一。涡轮盘腔空气系统是二次空气系统的重要部分，合理设计涡轮盘腔的空气系统也很重要。

燃气入侵是指在燃气轮机的涡轮级中，外环主流高温高压燃气由于内外压力差经由轮缘封严装置进入到内部盘腔中的现象。燃气入侵现象的存在，除了会烧蚀涡轮部件，大大降低部件寿命外，还会给空气系统设计带来诸多问题。为阻止燃气入侵现象的发生，需要向盘腔内通入封严冷气，封严冷气的主要作用是对盘腔进行冷却和密封，冷却高温部件的同时避免主流的高温燃气“入侵”或“倒灌”进入盘腔而烧蚀转盘，从而使转盘工作在安全的温度条件下。封严冷气流量过少，无法起到冷却和封严作用；封严冷气流量过多，燃气轮机整机热效率会降低。使用尽可能少的冷气来封严燃气，将主流燃气的入侵造成的损失控制在可接受的范围内，这是对燃气入侵问题研究的主要目的。

但是，燃气入侵问题是个复杂的非稳态、非对称性的流动，受许多因素的影响，如主流情况、射流冷气情况、封严环的结构、静叶和动叶的结构、转盘的旋转速度等。为了分析航空发动机涡轮级中的燃气入侵现象，测量某种结构在不同工况下的最小封严流量，本文在北京航空航天大学发动机气动热力重点实验室燃气入侵涡轮实验台上，针对由实际航空发动机简化而来的封严结构，采取压力参数法和示踪粒子浓度法两种试验方法，制定不同的试验工况，通过改变主流雷诺数、旋转雷诺数、射流冷气流量等参数，判断不同工况下燃气入侵是否发生，定量测量旋转涡轮盘腔内部封严效率的分布，确定最小封严流量以及分析入侵燃气与冷气的掺混情况。通过试验，本文获得了该结构在不同工况下的最小封严流量数据，发现该结构在较小的封严流量下即可实现封严，并讨论了盘腔内燃气入侵的掺混规律和流动区域划分，分析了不同因素对燃气入侵的影响

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