4 数值模拟结果分析
VNT涡轮箱喷嘴环数值模拟所得结果分析如下:
4.1 压力分布
压力分布如图3所示:喷嘴环通道气体流动完全符合渐缩喷管流动规律。沿气体流动方向,压力降低,速度增大;喷嘴将气流的一部分压力势能转化为动能,使气流得到加速。
喷嘴环叶片前缘附近,大开度时,喷嘴环流通面积较大,具有相当厚度的前缘对气流阻挡明显,使气流在此处滞止,使得相对压力较高,即喷嘴环叶片前缘逆流部分压力比周围压力要高;而小开度时,流通面积较小,气流在近似平行的两平板间流通,前缘对其流动几乎不存在影响。
喷嘴环尾缘附近,由于叶片出口较薄,虽经处理仍为近似尖端,叶背和叶盆气流在此处交汇,相互干扰形成损失,从而使该处减速增压。
4.2 温度分布
温度分布如图4所示:自入口至喷嘴环出口,温度逐渐降低,温度降低引起气体焓的降低,该部分焓降用来转变为气流宏观动能,达到加速目的。
与压力分布相似,大开度时,叶片前缘也存在局部高温区,这是由于气流在前缘发生滞止,气流动能转化为内能,引起局部温度的升高;小开度流道通畅,未有该现象发生。而在尾缘由于气流撞击损失引起减速增温。
4.3 马赫数分布
马赫数分布见图5:沿气体流动方向,马赫数呈递增趋势,在喷嘴环叶片出口,马赫数最高,速度最大。整个喷嘴环流道内马赫数均小于1,与预期设计亚音流叶片相吻合。
由于前缘的滞止,大开度时前缘点附近速度有明显降低趋势,相应马赫数显著降低;尾缘部分,由于气流撞击引起尾缘流动损失,使尾缘点附近速度降低,相应马赫数降低。