本文關(guān)鍵詞：跨聲速壓氣機應(yīng)用彎曲葉片的數(shù)值研究

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【摘要】：燃?xì)廨啓C是對國防工業(yè)和國民經(jīng)濟有著重大戰(zhàn)略意義的產(chǎn)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(guān)鍵的作用,隨著壓氣機向著高負(fù)荷、超/跨聲速方向發(fā)展,高性能的超/跨聲速壓氣機葉片設(shè)計技術(shù)已成為熱點研究領(lǐng)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(yīng)用研究成為國內(nèi)外研究工作的重點。本文以跨聲速壓氣機轉(zhuǎn)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(shù)值研究,重點研究葉片彎曲造型對跨聲速壓氣機內(nèi)部流動特性及損失機理的影響,為在跨聲速壓氣機中應(yīng)用彎曲葉片技術(shù)提供進(jìn)一步的理論基礎(chǔ),主要開展了以下幾方面工作：首先,對研究對象進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗證,在此基礎(chǔ)上將原型數(shù)值結(jié)果和實驗進(jìn)行對比,結(jié)果表明數(shù)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(shù)值研究中以數(shù)值原型為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析。然后,根據(jù)正/反彎曲、彎高及彎角參數(shù)對Rotor37進(jìn)行彎曲設(shè)計,通過對每個方案進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值計算,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：葉片彎曲變形改變了型面靜壓分布、三維激波結(jié)構(gòu)以及通道內(nèi)旋渦結(jié)構(gòu)。反彎曲改型設(shè)計轉(zhuǎn)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(dá)1.3個百分點。正彎曲改型設(shè)計使得轉(zhuǎn)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(yán)重。最后,根據(jù)彎高及彎角參數(shù)對Stage37靜葉進(jìn)行了正彎設(shè)計,在級環(huán)境下對各方案詳細(xì)的計算結(jié)果表明：靜葉單獨彎曲時,適當(dāng)匹配設(shè)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(shè)計以及適當(dāng)?shù)募夐g匹配可以有效的提升壓氣機級整體性能。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK473

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