【摘要】： 現(xiàn)代高性能葉輪機(jī)械的發(fā)展對壓氣機(jī)的負(fù)荷提出了越來越高的要求,而負(fù)荷的增大將導(dǎo)致附面層增厚、氣流阻塞、高損失范圍增大等不利影響,因此在提高葉片負(fù)荷的同時,抑制或消除附面層分離,降低葉柵的損失,對提高壓氣機(jī)的負(fù)荷、減小端部損失、提高壓氣機(jī)效率、增加穩(wěn)定工作范圍意義重大。而附面層吸除技術(shù)是一種非常有效的解決手段。 本文實驗以低速平面葉柵風(fēng)洞為平臺,設(shè)計并加工了葉片吸力面上不同弦向位置的吸氣槽,以及進(jìn)行吸氣和調(diào)節(jié)吸氣量的設(shè)備,同時構(gòu)建了實驗臺測量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在不同吸氣量(進(jìn)口流量的0.5%、1.0%和1.5%)和吸氣位置(軸向弦長的25%、35%、48%和60%)等條件下,測試了高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵在設(shè)計沖角下的氣動性能。對實驗結(jié)果進(jìn)行后處理,得到了測量面上的總壓損失系數(shù)、二次流矢量、節(jié)距平均總壓損失系數(shù)、葉柵出口節(jié)距平均氣流角、型面靜壓系數(shù)等重要參數(shù)的分布規(guī)律。同時還采用墨跡顯示方法研究了葉柵端壁和葉片表面的氣流流動狀況。 研究結(jié)果表明,附面層吸除技術(shù)能夠有效減弱吸力面的附面層分離、減小角區(qū)分離的強度和范圍,減小損失,增加葉片負(fù)荷并提高氣流折轉(zhuǎn)能力,顯著改善大轉(zhuǎn)角壓氣機(jī)葉柵氣動性能,隨吸氣量增加,吸力面角區(qū)低能流體積聚減弱,阻塞作用減輕,負(fù)荷增加,氣流落后角減小,且在附面層分離充分發(fā)展的位置,采用大吸氣量可以得到更明顯的改善效果;附面層抽吸對通道渦核心的位置影響較小,卻能降低其強度和尺寸,吸氣位置位于分離點附近時,吸氣對通道渦的抑制效果明顯增強;葉片吸力面開全葉高槽進(jìn)行附面層抽吸對端部氣動性能影響較小,葉展中部流動的改善是導(dǎo)致整個葉柵損失下降的主要原因,在分離線后、通道渦尚未充分發(fā)展而遠(yuǎn)離壁面的位置進(jìn)行抽吸,可明顯減小端區(qū)的損失;最佳吸氣量與吸氣位置的布置有關(guān),當(dāng)吸氣位置在原型分離起始位置及其上游位置時,流動并未發(fā)生分離或分離程度很小,低能流體相對較少,采用吸力面吸氣只能延緩?fù)ǖ罍u的發(fā)展,在較小的吸氣量下即得到了該吸氣位置的最佳效果,繼續(xù)增加吸氣量還會對主流區(qū)流動產(chǎn)生干擾,導(dǎo)致葉柵氣動性能不隨吸氣量增大而得到更大改善,當(dāng)吸氣位置位于分離剛剛發(fā)生的區(qū)域時,雖然吸除部分附面層流體減輕了吸氣位置后的分離流動,但是由于此時端壁附面層和通道渦已得到較充分的發(fā)展,積聚了大量的低能流體,且距離吸力面的橫向位置逐漸拉大,必須采用較大的吸氣量才能實現(xiàn)較好的抽吸效果,因此對應(yīng)的最佳吸氣量較大,對流場的改善也更為顯著�？梢�,吸氣位置的選取對于附面層在壓氣機(jī)中的影響尤為重要。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH45
【圖文】：

又復(fù)雜的端壁流動圖畫。自1980年Langston提出矩形渦輪葉柵馬蹄渦兩個分和通道渦沿邊發(fā)展的一般模型以來，又陸續(xù)出現(xiàn)了Sharma & Butler模型[14]Goldstein & Spores 模型[15]、Wang Hai-ping等人提出的渦系演變模型[16]Sieverding[17]提出的通道渦與馬蹄渦同步發(fā)展模型等幾個有代表性的模型。縱目前的各二次流模型，各模型主要差別在于馬蹄渦吸力面分支在通道內(nèi)的發(fā)趨勢。這是由于該渦尺度小，在通道內(nèi)部受到抑制，同時沿流向被拉伸，試難以捕捉。因此對二次流模型仍需要更深入的研究，以準(zhǔn)確給出通道內(nèi)部真的流動情況。

又復(fù)雜的端壁流動圖畫。自1980年Langston提出矩形渦輪葉柵馬蹄渦兩個分和通道渦沿邊發(fā)展的一般模型以來，又陸續(xù)出現(xiàn)了Sharma & Butler模型[14]Goldstein & Spores 模型[15]、Wang Hai-ping等人提出的渦系演變模型[16]Sieverding[17]提出的通道渦與馬蹄渦同步發(fā)展模型等幾個有代表性的模型�？v目前的各二次流模型，各模型主要差別在于馬蹄渦吸力面分支在通道內(nèi)的發(fā)趨勢。這是由于該渦尺度小，在通道內(nèi)部受到抑制，同時沿流向被拉伸，試難以捕捉。因此對二次流模型仍需要更深入的研究，以準(zhǔn)確給出通道內(nèi)部真的流動情況。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 龍艷麗;高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)氣動設(shè)計及性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號：2742144