本文關鍵詞：跨聲速壓氣機應用彎曲葉片的數值研究

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【摘要】：燃氣輪機是對國防工業(yè)和國民經濟有著重大戰(zhàn)略意義的產品,壓氣機性能的改善對于提升發(fā)動機整體性能起著非常關鍵的作用,隨著壓氣機向著高負荷、超/跨聲速方向發(fā)展,高性能的超/跨聲速壓氣機葉片設計技術已成為熱點研究領域之一。葉片三維積疊線的軸向、周向傾斜或者彎曲均對壓氣機氣動性能有著重要影響,跨聲速壓氣機彎曲葉片的應用研究成為國內外研究工作的重點。本文以跨聲速壓氣機轉子Rotor37和級Stage37為研究對象,借助商業(yè)軟件NUMECA,開展動/靜葉片彎曲的數值研究,重點研究葉片彎曲造型對跨聲速壓氣機內部流動特性及損失機理的影響,為在跨聲速壓氣機中應用彎曲葉片技術提供進一步的理論基礎,主要開展了以下幾方面工作：首先,對研究對象進行了網格無關性驗證,在此基礎上將原型數值結果和實驗進行對比,結果表明數值模擬可以較好的反映實際流場信息,保證計算的可靠性。在后續(xù)的數值研究中以數值原型為標準進行對比分析。然后,根據正/反彎曲、彎高及彎角參數對Rotor37進行彎曲設計,通過對每個方案進行詳細的數值計算,結果發(fā)現：葉片彎曲變形改變了型面靜壓分布、三維激波結構以及通道內旋渦結構。反彎曲改型設計轉子絕熱效率得到了提升,其提升效果隨著彎高、彎角而變化,最高達1.3個百分點。正彎曲改型設計使得轉子氣動性能降低,且隨著彎高、彎角的增大其性能惡化趨于嚴重。最后,根據彎高及彎角參數對Stage37靜葉進行了正彎設計,在級環(huán)境下對各方案詳細的計算結果表明：靜葉單獨彎曲時,適當匹配設計的彎高和彎角可以保證總壓比和絕熱效率不變的前提下使得級穩(wěn)定工作流量范圍有較好的提升,基本都在20%左右。在級環(huán)境下將動葉采用反彎曲后,級效率提升大約0.6%,對于本文研究的跨聲速壓氣機級,效率的提升主要來源于動葉性能的改善,合理的彎曲葉片設計以及適當的級間匹配可以有效的提升壓氣機級整體性能。
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK473

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