涡轮级反应流的大涡模拟
流体动力学
2026-04-01 v1
摘要
一套自研的大涡模拟（LES）代码被应用于计算涡轮级中的化学反应流，以分析燃料喷射和燃烧对其气动与热力学性能的影响。计算了两组反应工况——每组静子通道入口分别配备四个和十六个燃料喷嘴——并与两组非反应工况进行对比，一组配备四个燃料喷嘴，另一组无燃料喷嘴。涡轮级分析表明涡轮-燃烧器概念具有可行性。燃料喷射和燃烧对级总压损失的影响极小。两组反应工况的质量流量分别比非反应工况降低 7% 和 8%。与基准非反应工况相比，两组反应工况的单位质量涡轮级功分别增加 8.5% 和 11.5%，剩余功分别上升 17.3% 和 16.0%。两组反应工况的总功提升 14.5%，燃料喷射的热效率为 44%，与现代燃气轮机的整体热效率相当。通过采用更均匀的展向燃料喷嘴分布，抑制了转子叶片上的局部高温。从热力学和力学两个角度对涡轮-燃烧器的工作提取过程进行了理论分析，为未来的涡轮-燃烧器设计提供指导。
引用
@article{arxiv.2603.28797,
title = {Large-Eddy Simulation of Reacting Flow in a Turbine Stage},
author = {Yalu Zhu and Feng Liu and William A. Sirignano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28797},
year = {2026}
}
备注
25 pages. 18 figures