本文關(guān)鍵詞：壓氣機(jī)端區(qū)修型技術(shù)研究及應(yīng)用

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【摘要】：壓氣機(jī)是航空/地面/船用燃?xì)廨啓C(jī)和車/船用渦輪增壓器的主要部件，其性能水平直接決定了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高效性和國(guó)防裝備的先進(jìn)性，向來是世界各國(guó)科技實(shí)力的象征之一。提高效率、挖掘負(fù)荷能力、拓寬工作裕度是壓氣機(jī)技術(shù)發(fā)展的一貫趨勢(shì)，流動(dòng)損失占?jí)簹鈾C(jī)總損失份額高于30％的端區(qū)強(qiáng)三維、非定常復(fù)雜湍流流動(dòng)是導(dǎo)致性能惡化、制約負(fù)荷能力提升的瓶頸。有效組織端區(qū)流動(dòng)以抑制、削弱甚至消除角區(qū)分離是壓氣機(jī)負(fù)荷最大化研究的突破點(diǎn)之一。 本文針對(duì)壓氣機(jī)端區(qū)流動(dòng)調(diào)控措施仍顯不足的現(xiàn)狀，通過分析葉輪機(jī)角區(qū)分離兩類誘因：一是夾雜橫向二次流動(dòng)的葉表/端壁附面層流動(dòng)交匯（在壓氣機(jī)逆壓環(huán)境下尤甚）；二是由上游端區(qū)二次流、相對(duì)運(yùn)動(dòng)固壁造成相對(duì)坐標(biāo)系下切向速度差異、轉(zhuǎn)靜件間泄漏流導(dǎo)致的端區(qū)來流扭曲(大攻角)，主要開展了以下研究?jī)?nèi)容： 首先，提出了解決端壁扭曲來流的壓氣機(jī)端區(qū)修型新思想——前緣邊條葉片（Leading Edge Stake Blade，以下簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ESB），并結(jié)合葉身/端壁融合（Blended Bladeand End Wall，以下簡(jiǎn)寫為BBEW）技術(shù)，利用Fortran語言開發(fā)適用于軸流式、離心式等葉輪機(jī)械的端區(qū)修型幾何造型程序。 其次，在利用葉柵試驗(yàn)數(shù)據(jù)確認(rèn)CFD模擬精度及掌握使用經(jīng)驗(yàn)后，基于CFX軟件，針對(duì)-5°、0°和5°攻角帶端區(qū)附面層扭曲來流條件下NACA65原型及LESB葉片流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬；結(jié)果表明，LESB設(shè)計(jì)能有效組織端區(qū)流場(chǎng)，改善壓氣機(jī)性能，而LESB高度、前伸長(zhǎng)度選取存在最佳值，邊條高度取略大于來流扭曲附面層厚度為宜；對(duì)BBEW修型方案采用NUMECA軟件，，在主流區(qū)-10°、0°和5°攻角不帶端區(qū)附面層扭曲來流條件下NACA65原型及BBEW葉片流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。BBEW設(shè)計(jì)能削弱吸力面角區(qū)分離，提高擴(kuò)壓葉柵氣動(dòng)性能，并具有良好的變工況適應(yīng)性。 然后，針對(duì)Krain離心葉輪開展前緣、主葉片吸/壓力面、分流葉片吸/壓力面分別實(shí)施不同BBEW設(shè)計(jì)的多種修型方案，發(fā)現(xiàn)前緣BBEW設(shè)計(jì)能使離心葉輪在施加常規(guī)工程倒圓的基礎(chǔ)上絕熱效率提升約0.4個(gè)百分點(diǎn)，其展高的影響幅度可以達(dá)到20%。主/分流葉片上合理施加BBEW方案可使絕熱效率提高0.3%，而總壓比提高0.06。 最后，開展帶葉片式擴(kuò)壓器的渦輪增壓器用離心壓氣機(jī)級(jí)的數(shù)值模擬工作。采用NUMECA軟件，在對(duì)原型流動(dòng)細(xì)節(jié)分析的基礎(chǔ)上，實(shí)施吸力面BBEW技術(shù)修型，在一定程度上推遲和減弱了角區(qū)分離，使得峰值效率提高近0.4%，近阻塞點(diǎn)效率提升近0.7%，壓比略有提升而喘振裕度未受影響。最后對(duì)比分析了BBEW設(shè)計(jì)對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)影響，給出了性能改善原因。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH45

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 毛明明,宋彥萍,王仲奇;倒角和間隙對(duì)跨音軸流壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響[J];熱能動(dòng)力工程;2005年05期

2 陳得勝;劉波;那振U

本文編號(hào)：1303703