这里基于CFD数值计算的结果，对5种工程上常用的涡轮叶尖间隙流动损失模型进行了全面的分析比较。数值结果表明，由于在建立模型时使用的实验数据的局限性，使得现有不同涡轮叶尖间隙损失模型之间的计算结果具有相当大的差异。对三种不同负荷大小的涡轮叶片预测结果及与CFD数值计算的结果对比说明，对于轻负荷涡轮叶片，目前所有损失模型预测结果是偏大的，而对于高负荷不考虑旋转因素的涡轮叶片，所有损失模型预测结果是偏小的，但对于考虑旋转因素的高负荷涡轮叶片，Ainley—Mathieson损失模型和Yaras损失模型的预测结果与数值计算结果比较接近。

分析畸变进气情况下轴流风扇/压气机三维流场和性能的三维可压缩模型。该模型利用流线曲率法求得叶片对气流做功的叶轮机源项,然后通过求解带源项的三维非定常Euler方程,对风扇/压气机内部三维流场和性能进行模拟。利用该模型对某一跨音速风扇转子的三维流场和性能进行了数值模拟分析,特别是分析对比了在进口无畸变和进口有畸变情况下的风扇内部三维流场和气动性能。研究结果表明,该三维理论预测模型能有效地分析进气畸变对轴流风扇性能及其稳定性的影响。

航空航天发动机中,涡轮工作环境恶劣,承受流动传热耦合作用下强烈的热冲击,其结构强度问题十分突出。分别采用气动仿真和气热耦合仿真对某多级涡轮结构开展气动和强度性能仿真研究,提取相应的热边界条件进行涡轮盘结构强度有限元计算。结果表明:两种分析方法得到的涡轮气动性能十分接近,但涡轮盘表面的温度分布存在较大差异,计算得到的径向变形偏差达16%,等效应力偏差达50~100 MPa,气热耦合仿真结果更为可靠。

液体火箭发动机涡轮泵中,环形小间隙密封引入的刚度、阻尼系数会随转子运行转速发生变化,体现为弱耦合效应,进而对转子系统的动力学特性产生影响。为获得密封耦合效应对涡轮泵转子系统动力学特性的影响,基于有限单元法及矩阵运算方法推导了转子—密封耦合系统动力学方程,提出了考虑密封动力学系数随涡轮泵运行工况变化的耦合计算方法,获得了密封耦合效应对转子系统临界转速以及不平衡响应的影响。结果表明:考虑密封后,转子系统前两阶临界转速显著增大,其中二阶转速增大幅度更为显著;随着涡轮端支承刚度的增加,密封对一阶转速的影响增强,一阶转速增大幅度由8.13增加到37.42;密封阻尼的引入使得转子系统各关键部件不平衡响应显著降低,降低幅度达到50以上。