航空發動機旋轉盤腔是空氣系統中的常見結構,也是冷卻空氣所經主要流路。盤腔內氣體的流動結構、溫度分布特征以及盤的傳熱特性,將直接影響發動機部件的冷卻和封嚴,進而影響發動機的性能、壽命和工作安全可靠性。旋轉盤腔內部的流動和換熱一直是發動機研究領域關注的一個經典問題。
盤腔結構中流動和傳熱特性的研究涉及氣動、傳熱、強度等多個學科,各航空技術發達國家針對這一課題開展了大量的基礎和型號應用研究。但目前國內外對航空發動機旋轉盤腔的設計,仍主要依賴于過往經驗,缺少針對旋轉盤腔換熱的系統性研究。近些年,隨著大型商業軟件的快速發展,旋轉盤腔的流動換熱研究中逐步采用了CFD數值模擬的方法。
本期《航空發動機旋轉盤腔溫升特性及抑制方法研究》一文,針對發動機分解檢查及專項測溫試驗中發現的典型旋轉盤腔(卸荷腔)存在的超溫現象,通過有限元數值分析,明確了異常溫升產生機理,針對性地提出了卸荷腔檔板+短螺栓的降溫方案,并試驗驗證了方案的有效性。同時,進一步開展了卸荷腔降溫方法研究,提出了具有更好降溫效果的卸荷腔雙腔雙排方案。通過數值模擬和試驗驗證相結合的研究,豐富了由螺栓引起的風阻溫升試驗數據,為旋轉盤腔流動及換熱研究提供了技術儲備,具有較高的工程應用價值。