Исследовано влияния угла атаки профиля аппарата предварительной закрутки на термодинамические параметры потока охлаждающего воздуха в системе охлаждения турбины высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя. Предложена математическая модель течения сжимаемого вязкого воздуха, основанная на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье — Стокса (RANS), замыкаемых двухпараметрической моделью турбулентности SST k — ω, которая обеспечивает высокую точность расчета в пристеночной области и в ядре потока. Уравнения сохранения импульса и энергии представлены в цилиндрической системе координат с учетом вращения элементов конструкции и диссипативных процессов. Особое внимание уделено корректному описанию граничных условий на входе в аппарат предварительной загрузки и на выходе из него. Верификация модели выполнена путем сопоставления численных результатов с экспериментальными данными и результатами расчетов в ANSYS CFX. В ходе параметрического исследования установлены количественные зависимости степени закрутки, коэффициента потерь полного давления, температуры на выходе, скорости потока и степени турбулентности от угла атаки профиля в диапазоне 10–35°. Показано, что увеличение угла атаки свыше 30° приводит к замедлению прироста закрутки и возрастанию диссипативных потерь из-за интенсификации отрывных течений на спинке профиля. Определен оптимальный диапазон углов атаки (20–25°), обеспечивающий баланс между эффективностью закрутки и гидравлическими потерями. Предложены эмпирические соотношения для инженерных расчетов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и оптимизации систем охлаждения перспективных авиационных двигателей.

EDN NBNNIW