發(fā)布時(shí)間：2017-10-28 23:00

  本文關(guān)鍵詞：新型軸流風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)及氣動聲學(xué)性能研究

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【摘要】：目前的工業(yè)用軸流風(fēng)機(jī)存在效率低、噪聲大等缺點(diǎn),軸流葉輪葉片所選用的翼型并結(jié)合彎掠特征在提高葉輪氣動效率、減小氣動噪聲及拓寬葉輪穩(wěn)定工作范圍等氣動特性上具有優(yōu)越表現(xiàn),相關(guān)方面的研究越來越廣泛和深入,但研究對象普遍集中于低速翼型結(jié)合彎掠特征上,對高速翼型結(jié)合彎掠特征在低壓軸流風(fēng)機(jī)上的研究還相對較少。本文采用孤立翼型設(shè)計(jì)方法和變環(huán)量流型結(jié)合三維造型方法并選取以往研究發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)積疊線組合方式及彎曲角度設(shè)計(jì)了具有NACA65翼型的直葉片、正彎和反彎葉片軸流葉輪,并采用計(jì)算流體力學(xué)方法計(jì)算了三種葉輪的氣動及葉頂渦聲特性,分析了周向彎曲方向?qū)θN翼型葉輪的氣動和聲學(xué)特性影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)對具有NACA65-410翼型的直葉片軸流葉輪進(jìn)行了總體氣動性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明兩者變化趨勢吻合良好,平均誤差處于10%以內(nèi),表明模擬結(jié)果真實(shí)可信;(2)直葉片積疊線引入周向彎曲后對葉輪氣動特性的影響規(guī)律并不一致,運(yùn)行工況處于設(shè)計(jì)工況以下時(shí)周向彎曲可分別降低或提高氣動性能;而葉輪工作在設(shè)計(jì)流量以上一定范圍時(shí),正彎后葉輪的氣動效率可提高2%左右,全壓最高可提高8%;(3)周向彎曲的引入改變了葉片對空氣的加功規(guī)律,正彎可提高葉片對空氣做功能力并改善流道內(nèi)氣流通流能力,反彎則降低葉片做功能力并降低葉頂附近氣流通流能力,尤其是葉根附近氣流的通流能力;(4)近壁面徑向壓力梯度因采用周向彎曲而發(fā)生變化,正彎可提高徑向逆壓梯度,有利于限制壓力面壁面流動分離脫落的低能流體向葉頂端壁匯聚,但不利于降低輸運(yùn)沿程損失,反彎則降低這一梯度,并造成相反影響結(jié)果;(5)周向彎曲使葉頂泄漏渦流動結(jié)構(gòu)改變,正彎使渦的起源推遲,擴(kuò)散程度降低,渦心徑向高度得到保持;積疊線反彎則使葉頂泄漏渦起源提前,渦的擴(kuò)散程度擴(kuò)大,渦心徑向高度大幅降低,不利于降低葉頂泄漏渦帶來的損失;(6)泄漏渦渦聲源發(fā)展路徑與渦發(fā)展路徑相一致,正彎可降低渦聲強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使聲源消失加速,反彎則提高了渦聲強(qiáng)度并增強(qiáng)了其穩(wěn)定性,推遲聲源消失,不利于削弱葉輪渦聲。在軸流葉輪葉片上采用NACA65翼型并結(jié)合彎掠特征,對設(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所取得的研究結(jié)果豐富了超聲速翼型在低壓軸流風(fēng)機(jī)應(yīng)用上的研究,為此系列翼型在軸流風(fēng)機(jī)上的研究和應(yīng)用提供了借鑒。
【關(guān)鍵詞】：軸流風(fēng)機(jī) 氣動特性 聲學(xué)特性 葉頂泄漏渦 渦聲 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH432.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題背景及意義8
• 1.2 彎掠技術(shù)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 計(jì)算流體力學(xué)10-11
• 1.4 NACA翼型11-12
• 1.5 本文主要工作12-13
• 第二章 軸流葉輪氣動設(shè)計(jì)13-22
• 2.1 氣動參數(shù)設(shè)計(jì)13-15
• 2.2 葉片及各截面參數(shù)計(jì)算15-20
• 2.3 附件設(shè)計(jì)20-22
• 第三章 實(shí)驗(yàn)和測量裝置22-31
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 3.2 風(fēng)機(jī)和實(shí)驗(yàn)風(fēng)道安裝及實(shí)驗(yàn)條件23
• 3.3 流場測量23-27
• 3.4 五孔探針測量儀器27-29
• 3.5 數(shù)據(jù)處理29
• 3.6 測試注意事項(xiàng)29-31
• 第四章 周向彎曲葉片葉輪內(nèi)部流動數(shù)值分析31-56
• 4.1 計(jì)算方法31-32
• 4.2 控制方程組32-33
• 4.3 數(shù)值模型33-34
• 4.4 控制方程離散化34-36
• 4.5 葉輪流場數(shù)值模擬過程36
• 4.6 流域網(wǎng)格劃分36-38
• 4.7 計(jì)算控制設(shè)置38
• 4.8 迭代收斂性38-39
• 4.9 結(jié)果分析39-54
• 4.9.1 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)對比39-43
• 4.9.2 模擬結(jié)果分析43-54
• 4.10 本章小結(jié)54-56
• 第五章 頂隙渦及渦聲特性分析56-75
• 5.1 葉頂泄漏渦空間發(fā)展規(guī)律及特性56-73
• 5.1.1 變工況泄漏流空間發(fā)展規(guī)律56-59
• 5.1.2 變工況上端壁極限流線59-63
• 5.1.3 渦心空間變化規(guī)律63-68
• 5.1.4 葉頂間隙能量損失分布68-73
• 5.2 本章小結(jié)73-75
• 主要結(jié)論與展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文81

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