开创性高超音速轴流涡轮的设计与分析

超紧凑热能发电的趋势受到适用于超音速流动条件的流体机械缺乏的限制。传统涡轮设计在气动损失大和操作范围窄方面表现不佳。本文首次在公开文献中提供了适用于超音速轴向脉动流的涡轮设计过程及其性能分析，该流动在创新型燃烧器中会遇到。设计方法考虑了最不利的情况，即稳态进口轴向马赫数为3.5。可能的涡轮系列通过速度三角形进行分类并讨论。超音速通道中的一个基本问题是确保发动机起动时的正常激波被涡轮通道吞没，即涡轮通道被启动。为了确保自启动能力，转向限制在比传统亚音速涡轮更低的数值。设计过程基于特征法，将进口均匀流动转换为漩涡流场，从而对超音速流动施加适当的偏转。超音速通道的性能首先进行了评估，并与传统设计进行了比较。本文的设计过程和非传统超音速涡轮的分析为未来紧凑流体机械高效超音速通道的设计和优化提供了指导。