【摘要】： 由于葉輪的旋轉(zhuǎn),葉輪機內(nèi)部流動是非定常的。在設計和計算中,我們就需要考慮非定常的特性。時序效應,作為一種利用非定常特性以提高葉輪機械氣動性能的方法,受到研究者關注。 所謂葉輪機械時序效應,即指改變前后級同名葉片周向相對位置,會對整個機械性能產(chǎn)生影響。本文采用CFD方法來研究時序效應的產(chǎn)生機理,提出相關公式對軸流葉輪機械前后級進行時序定位。論文采用Numeca軟件對NASA實驗用1.5級(靜/轉(zhuǎn)/靜)軸流壓氣機進行了二維以及三維非定常數(shù)值模擬,同時引入漢諾威大學的1.5級實驗透平二維計算以及對應的全通道環(huán)列計算作為比較,根據(jù)計算的結(jié)果,分析出時序效應產(chǎn)生的機理主要在于兩方面:一.動葉的非定常氣動力受到前排靜葉尾跡擾動以及后排葉柵中周期性變化的壓力場所產(chǎn)生的勢擾動的同時影響,時序位置的改變,會使兩種擾動產(chǎn)生有利或不利的迭加,從而減小或增大了動葉表面的非定常氣動力。二.第一級靜葉尾跡在最佳時序位置時,與第二級靜葉附面層發(fā)生了有利的干擾,從而減小了流動損失,使得效率有所提高。在機理研究的基礎上,針對該1.5級軸流透平及壓縮機算例,我們對時序定位的方法在二維以及三維上均進行了探討,以期達到最佳效率及氣動性能。二維定位上,提出了簡化的公式,并利用數(shù)值模擬的結(jié)果進行了驗證,結(jié)果表明,該時序定位方法具有一定的參考價值。三維時序定位本文嘗試改變第二級靜葉前緣線的形狀,以期達到最大化時序效應。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH453
【圖文】：

klebF 是 Klebanoff 間歇函數(shù)，表達式是：6 max( ) [1 5.5( ) ]klebklebC yF yy = +idifU 是平均速度分布中最大值和最小值之差，幾個模化常數(shù)的值為：A+=2.6，klebC =0.wkC =1�？梢钥闯觯字Z應力完全由當時當?shù)氐钠骄鲄?shù)的代數(shù)關系式所決定。2.1.3 各算例計算網(wǎng)格及邊界條件的選取計算分軸流壓氣機二維及三維工況；軸流透平的二維和準三維全通道工況。1.5 級壓氣機工況模型的選擇： 計算壓氣機的二維計算選取的實際上是一個環(huán)面，截取于實際三維模型的中徑截面，該三維壓氣機的動靜葉片均為 20 片，設計轉(zhuǎn)速為 5400r/min，設計流量為：5.06kg/s，原始葉型為 NASA 標準翼型 。二維計算采用的是 HO 型網(wǎng)格，如圖 1 所示，加密靠近葉片壁面網(wǎng)格節(jié)點，圖2.1 同時示出了邊界處的網(wǎng)格情況，各網(wǎng)格塊的網(wǎng)格分布進口、一級靜葉、動葉、二級靜葉、出口分別為：85×33、61×365、61×465、61×365、73×33，徑向設置為一層網(wǎng)格，厚度為 0.78mm，該 1.5 級壓氣機總網(wǎng)格數(shù)為 156218，網(wǎng)格如下圖所示：

圖 2.2 三維壓氣機算例網(wǎng)格圖Fig.2.2 1.5 stages compressor’s 3D mesh邊界條件設置如下：總壓： 101325inp =Pa溫度： 288inT =K靜壓： 103000outp =Pa常計算，初場為對應的定常計算結(jié)果，一個柵距通道轉(zhuǎn)動周期內(nèi)，間步,迭代 20 個周期后，所有參數(shù)均出現(xiàn)周期性變化，從而確定收斂工況的選擇：動靜葉片均為 29（為了計算方便，此處做了約化處理，，設計轉(zhuǎn)速為 7500r/mn，設計流量為 7.8kg/s，二維計算截取中徑近網(wǎng)格進行加密。計算控制方程是雷諾平均 N-S 方程，由于零方程以及可以比較好的模擬附著邊界層湍流，因此選用 B-L 湍流模型，總網(wǎng)格數(shù)為 156218，徑向設置為一層網(wǎng)格，厚度為 0.78mm，網(wǎng)格時，將單通道環(huán)繞一圈形成了全通道的網(wǎng)格，如圖 2.4 所示，非定

第 12 頁圖 2.4 透平環(huán)列全通道計算網(wǎng)格Fig.2.4 Turbine’s all around channels mesh氣機非定常計算結(jié)果分析氣機非定常計算與定常計算性能的比較葉輪機械流場的非定常性做了介紹，非定常是葉輪機 CFD 軟件，從壓氣機的數(shù)值計算方法及計算結(jié)果上對介紹。非定常計算和定常計算最大的區(qū)別在于計算方了時間變量，在葉排間數(shù)據(jù)傳遞上，兩者也存在著很

【引證文獻】

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1 馬廣健;基于控制載荷法的離心風機單板葉片設計與內(nèi)部流場分析[D];上海交通大學;2011年

本文編號：2806719