高超高负荷涡轮叶栅内流动分离及控制机理研究的任务书.docx

高超高负荷涡轮叶栅内流动分离及控制机理研究的任务书
任务书
一、选题背景和意义
随着现代航空发展的飞速进步，不断提出更高的性能要求，如飞行速度和轮机压比等等。然而，这些要求一方面促进了航空发动机的发展，另一方面却也给航空发动机的设计和制造带来了越来越大的挑战。相较于常规的航空发动机叶轮设计，高超高载涡轮组件中的气动力学问题更加突出，二维流场和三维流场之间的相互耦合效应非常显著。在高超高负载涡轮叶栅内部，会产生严重的内流动分离现象，进而导致涡轮叶栅的性能出现很大的下滑，降低了涡轮叶栅的整体效率。因此，对于高超高负荷涡轮叶栅的内流动分离及控制机理进行研究，对于涡轮叶栅的设计与运用具有重大的意义和现实意义。
二、研究内容和研究方法
1.研究内容
（1）涡轮叶栅内流动的分离现象及其导致的性能下滑；
（2）分析涡轮叶栅内流动分离的形成机理及途径，分析分离现象与叶栅结构、气动力学因素之间的关系；
（3）通过实验和数值计算相结合的方式，研究涡轮叶栅内流动分离的改善和控制机理，包括流场控制技术、材料和结构力学等相关领域的探讨。
2.研究方法
（1）确定研究流场参数和实验条件；
（2）通过实验测量和数值计算，获取涡轮叶轮流场（包括速度分布、压力分布等），并对数据进行分析；
（3）分析实验和数值计算结果，探讨内流动分离的机理和途径；
（4）在实验和数值计算结果的基础上，探讨改善和控制涡轮叶栅内流动分离的方法，包括流场控制技术、材料和结构力学等方面的研究。
三、研究任务和进度安排
1.研究任务
（1）对高超高负荷涡轮叶栅流动分离现象进行分析和评估，包括但不限于研究几种典型的涡轮叶栅结构，并且分析其中存在的流场分离问题；
（2）针对涡轮叶栅内部的流场分离问题，通过实验和数值计算相结合的方式，确定流场分离的机理和途径；
（3）在对分离现象进行深入研究的基础上，探讨改善和控制涡轮叶栅内流动分离的方法，包括流场控制技术、材料和结构力学等方面的研究。
2.进度安排
（1）第一年：对高超高负荷涡轮叶栅的流动分离现象进行评估，完成实验及数值计算工作，搭建分离现象评估模型，并对分离现象机理和途径进行深入探讨。
（2）第二年：在第一年的基础上，进一步开展涡轮叶栅内流动分离改善的实验与数值计算，比较不同流场控制技术的效果，以及对材料和结构力学的影响，提出改进方案。
（3）第三年：在第一年和第二年的基础上，针对涡轮叶栅的设计与生产工艺提出更为成熟的方案，同时完成立项研究计划的答辩工作。
四、研究成果和预期产出
1.研究成果
（1）针对高超高载涡轮叶栅流动分离的分析和评估；
（2）提出规避流动分离的方法及控制手段；
（3）涡轮叶栅流动分离的机理和途径，以及解决方案和方法；
（4）理论与实践相结合的创新性的解决方案。
2.预期产出
本研究应形成一系列的预见性创新成果，对于高超高负荷涡轮叶栅的气动设计以及完善涡轮叶栅的技术研发过程将有较大帮助。同时，产生的高层次的学术论文，还能引导和推进相关领域的研究。