径向预旋系统作为航空发动机空气系统的重要组成部分,起着给涡轮叶片提供冷却空气的作用。为提高预旋系统温降保证涡轮盘稳定运行,本文以接受孔及涡轮共转盘腔结构作为研究对象,采用经验证的数值模拟方法对预旋系统温降特性及盘腔冷却效果开展研究,主要研究工作与结论如下:1.基于径向预旋结构,开展模型试验研究并通过理论推导获得绝热条件下温降计算公式。数值计算值与试验值、理论分析值较为符合,验证了数值模拟方法的可靠性。2.针对接受孔结构,对比分析接受孔方位角及狭缝型接受孔长宽比对预旋系统温降和流阻的影响。研究表明:随着接受孔方位角的增大,共转盘腔内气流流通性改善,预旋系统无量纲质量流量、温降系数均随之增大。当狭缝长宽比在1～10范围内增加,喷嘴出口气流流速增大,系统温降也随之增加,长宽比为6～10的狭缝型接受孔较传统直孔型接受孔有更高的温降。3.对光滑盘腔起始半径位置及带导流叶片的共转盘腔进行研究,分析不同盘腔结构对径向预旋温降及流阻特性的影响。研究表明:当盘腔起始半径位置增加后,气流对盘腔壁面冲击作用减弱。同时气流径向外流离心温升降低,从而有效提升系统温降。带导流叶片共转盘腔对气流旋转泵送效应增强,从而提高预旋喷嘴及接受孔的流量系数。系统无量纲质量流量及温降系数均随着导流叶片稠度的增大而先增大后趋于稳定。导流叶片稠度为0.69有较优的温降性能。4.采用单向流固耦合数值方法对径向预旋涡轮盘腔进行研究,分析了不同盘缘热流密度及压比对盘腔流动、换热及应力的影响规律。研究表明:基比切夫数的增大对盘腔内气流流动结构及涡轮盘面换热基本无影响,仅提高盘腔内气流相对总温及涡轮盘温度梯度。涡轮盘等效应力主要受离心应力主导,涡轮盘平均等效应力随基比切夫数的增大而降低,但整体上降幅较小。当压比增大时喷嘴出口气流流速增大,盘腔内气流流动结构发生改变,涡轮盘面换热效果也随之增强。涡轮盘温度梯度及涡轮盘平均等效应力随着压比的变化基本没有改变。