在现代航空发动机中,从压气机引出的压缩空气一部分用来冷却涡轮叶片和涡轮导向叶片,另外一部分用来冷却和密封涡轮盘。掌握涡轮盘腔冷却系统内气流的运动规律是对航空发动机高温部件进行冷却的关键。 本文以带有微型涡轮的旋转涡轮盘腔为研究对象,采用实验和数值模拟相结合的方法对其流动特性进行系统研究。实验采用五孔探针采集数据;数值模拟采用二维轴对称、K-ε双方程湍流模型;具体研究了不同转速(5个转速)、不同进气流量(3个流量)、不同轴向位置(6个轴向位置)时旋转盘腔内部流场的分布规律。 研究结果表明,进气惯性力和旋转效应的相对大小是影响带有微型涡轮的旋转盘腔内部流场的主要因素,并且发现低转速时,进气惯性力主要控制流场内部结构,过渡转速时,进气惯性力和旋转效应同时控制流场结构,高转速时,旋转效应主要控制流场结构。研究还发现反预旋进气处的射流角度也是影响带有微型涡轮的旋转盘腔内部流场结构的重要因素。研究还得到了不同工况下,流场内部切向速度、径向速度、轴向速度的不同分布规律。 通过相同工况的重复性验证及同转速时不同进气流量的互相验证,本文的实验结果真实可靠。实验和数值模拟的比较研究结果表明数值模拟和实验结果基本趋势符合良好。