10kW冲压空气涡轮叶片的气动设计与数值模拟∗

肖云峰 周秀博 张志莲 吕 涛 付国华

（1.北京石油化工学院机电工程学院；2.北京化工大学机电工程学院机械工程学院；3.中国中轻国际工程有限公司）

10kW冲压空气涡轮叶片的气动设计与数值模拟∗

肖云峰1周秀博2张志莲1吕 涛1付国华3

（1.北京石油化工学院机电工程学院；2.北京化工大学机电工程学院机械工程学院；3.中国中轻国际工程有限公司）

基于Wilson理论方法，采用MATLAB编程仿真软件作为优化工具，对冲压空气叶片进行设计，计算出冲压空气涡轮叶片24个截面处的弦长和安装角，通过多项式拟合进行修正，利用SolidWorks三维实体建模。运用NUMECA对模型进行数值模拟，分析不同安装角和风速下其输出功率，得到5种安装角下风速-输出功率的曲线图，并分析了设计工况下的叶片静压分布，以及不同叶高处的速度矢量图。

冲压空气涡轮；Wilson理论；叶片优化设计；NUMECA软件；数值模拟

0 引言

民航飞机的发展是全世界关注的重点，安全性是飞机飞行最基础的要求，因此民航规定“飞机必须设计成在所有发动机都失效的情况下仍可操纵”[1]，冲压空气涡轮（Ram Air Turbine，简称RAT）作为应急动力装置，可以确保飞机顺利返航着陆。RAT核心部件——叶片，可将来流空气的动能转换为机械能，因此探讨叶片设计成为冲压空气涡轮研究的重要内容，但商用RAT的研制和生产已经被国外公司垄断，鲜有RAT叶片设计方面的论文，所以，深入研究RAT叶片设计方法具有重要意义[2-8]。

为了探究RAT的设计方法，综合对比螺旋桨和水平轴风力涡轮，选择风力机的相关设计理论。……