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《基于流固耦合的部分進氣渦輪數(shù)值模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第41卷第5期火箭推進V01．41，№．52015年10月JOURNALOFROCKETPROPULSION0ct．2015基于流固耦合的部分進氣渦輪數(shù)值模擬研究趙瑞勇，陳暉，劉軍年，毋杰(西安航天動力研究所，陜西西安710100)摘要：發(fā)展了三維線性插值算法用于CSD／CFD耦合計算數(shù)據(jù)交換，對某型液體火箭發(fā)動機部分進氣渦輪進行了氣，熱，固多學科耦合數(shù)值仿真。結果表明，發(fā)展的三維線性插值程序對網(wǎng)格類型限制性小，計算簡單，計算量小，插值結果能夠滿足耦合計算要求。仿真結果表明，某型火箭發(fā)動機渦輪由于其部分進氣結構設計和
2、葉輪高速旋轉，設計工況下在渦輪轉子入口處產(chǎn)生了較強的激波，激波與邊界層干涉不僅使渦輪轉子葉片的載荷分布出現(xiàn)了強烈的不均勻性，同時在葉輪的高速旋轉下，該渦輪轉子受到強烈的氣動、熱交變力沖擊，其結構強度問題變得尤為突出。耦合計算分析認為設計工況下，該型渦輪結構設計，轉子強度能夠滿足要求。關鍵詞：部分進氣渦輪；CFD／CSD；數(shù)值仿真中圖分類號：V434．21—34文獻標識碼：A文章編號：1672—9374(2015)05—0038—05Numericalsimulationmethodofpartialadmission
3、turbinebasedonfluid—structurecouplingZHAORuiyong，CHEN(Xi’anAerospacePropulsionHui，LIUJunnian，WUJieInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Athree—dimensionallinearinterpolationmethodisdevelopedfortheexchangeofCSD／CFDcouplingcalculationdatatoexecutenumericalsimulati
4、onofair／thermal／liquid．structurecouplingforapartialadmissionturbineinliquidrocketengine．Theresultsshowthatthedevelopedthree—dimensionallinearinterpolationprogramreliesongridtypeweakly，hasthecharacteristicsofsimplecalculationandlesscalculatedquantity，andcanmeett
5、herequirementsofcouplingcalculation．Theresultsofthecouplingsimulationshowthataseriousshockwaveisgeneratedatinletofturbinerotor，whichmakesthebladeloaddistributionasymmetricalwhichhasanimportantimpactontheturbinerotor．Thecouplingcalculationandanalysisshowsthatthe
6、strengthoftheturbinerotorwiththedesignedstructurecansatisfytherequirements．Thedesigncanprovideareferencefordesign收稿日期：2014—11-25；修回日期：2015—04—03作者簡介：趙瑞勇(1984一)，男，工程師，研究領域為液體火箭發(fā)動機渦輪泵設計，流固耦合仿真第41卷第5期趙瑞勇，等：基于流固耦合的部分進氣渦輪數(shù)值模擬研究39andengineeringapplicationofthepartial
7、admissionturbineinacertaintypeofliquidrocketengineKeywords：partialadmissionturbine；CFD／CSD；numericalsimulation0引言部分進氣設計的燃氣渦輪機內部流動極為復雜，由于粘性和復雜幾何條件引起的激波存在相互耦合，造成了流動的非定常性和非穩(wěn)定性，其內流場氣動特性不同于一般燃氣渦輪。某型液體火箭發(fā)動機渦輪由于其部分進氣設計和葉輪高速旋轉導致葉輪受到強烈的交變力沖擊，對葉片應力分布產(chǎn)生很大影響?？紤]真實工況的氣動、熱載荷進
8、行葉輪強度計算對渦輪結構設計和工程研制有著重要意義。限于整機試驗研究成本，隨著計算機技術和CFD技術的發(fā)展，對渦輪進行流固耦合數(shù)值仿真成為研究該問題的重要手段。在流固耦合仿真計算中，由于流體域和固體域耦合交界面網(wǎng)格疏密不一致，因此要想實現(xiàn)載荷傳遞與流固數(shù)據(jù)交換，尋求高效率、小誤差的CSD／CFD數(shù)據(jù)交換方法是實現(xiàn)耦合技術的關鍵：無限平板樣條(I
