本文關鍵詞：軸流壓氣機內三維定常旋渦結構建模與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：燃氣輪機的發(fā)展對壓氣機部件的氣動性能提出了更高的要求。壓氣機內的流動是工程中最復雜的現象之一,其主要特征是復雜的渦系。旋渦的形成、發(fā)展和破裂,旋渦與主流的相互作用以及旋渦之間的作用決定了流動的基本特征和受力情況。由于旋渦結構直接影響到壓氣機的能量損失分布、效率和穩(wěn)定性,研究壓氣機流道內的旋渦結構和損失增加的機理具有重要意義。 首先,本文對某大轉角、高負荷矩形擴壓葉柵進行了詳細的實驗研究。本實驗采用L型五孔探針測量了3個沖角下的流道出口橫截面的流場信息,得到了出口截面的旋渦結構分布,進而使用數值模擬對實驗結果進行補充。 實驗表明,在3個沖角下流道中都存在兩個通道渦。在-6°和0°沖角下,葉柵中氣體流動狀態(tài)較好,流道中部存在兩個集中脫落渦。在+6°沖角下,全葉高出現分離,能量損失急劇增加。進而,對數值模擬結果進行了分析,得出通道渦、集中脫落渦和壁角渦的演變規(guī)律。隨著沖角的增大,通道渦生成位置前移。 其次,本文研究了某型跨音速壓氣機級內的旋渦結構。共計算了設計轉速下的十三個工況點,并繪制了壓氣機特性曲線。由數值結果可知,在設計工況下,流動狀態(tài)較好。在近失速工況下,靜葉上半葉高和機匣處出現嚴重的分離。在阻塞工況下,靜葉底部和輪轂處出現分離。 由于壓氣機級流道橫截面的流線圖不能清晰的表明旋渦的發(fā)展,本文研究了一種二次流計算方法。進而分析了設計工況、近阻塞工況和近失速工況下的靜葉流道橫截面的旋渦發(fā)展。在設計工況下,流道中存在上通道渦和上集中脫落渦以及通道渦衍生渦：在近阻塞工況下,流道中存在壓力面前緣分離渦、吸力面-輪轂角區(qū)分離渦和上集中脫落渦；在近失速工況下,流道中存在吸力面分離渦。
【關鍵詞】：矩形擴壓葉柵 跨音壓氣機級 旋渦結構 氣動性能 實驗 數值模擬
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK474.81
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景和意義11
• 1.2 葉輪機械內的旋渦模型11-17
• 1.2.1 葉輪機械經典旋渦模型12-15
• 1.2.2 壓氣機葉柵旋渦結構研究現狀15-17
• 1.3 高負荷擴壓葉柵的研究現狀17-18
• 1.4 跨音速壓氣機級旋渦結構的研究現狀18-20
• 1.5 本文主要研究內容20-22
• 第2章 實驗裝置與數值模擬方法介紹22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗風洞22-23
• 2.3 實驗測試系統(tǒng)23-26
• 2.3.1 五孔探針及其校準23-25
• 2.3.2 總壓和靜壓的測量25-26
• 2.4 數據采集系統(tǒng)26
• 2.5 實驗數據處理方法26-30
• 2.5.1 數據處理公式26-28
• 2.5.2 實驗誤差分析28-30
• 2.6 數值模擬方法介紹30-33
• 2.6.1 數值模擬軟件介紹30
• 2.6.2 控制方程30-31
• 2.6.3 計算方法31
• 2.6.4 湍流模型介紹31-33
• 2.7 本章小結33-34
• 第3章 低速矩形擴壓葉柵實驗結果分析34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 實驗葉型及實驗方案介紹34-37
• 3.2.1 實驗葉型參數34-35
• 3.2.2 實驗方案35-36
• 3.2.3 實驗臺來流附面層測量36-37
• 3.3 0°沖角矩形擴壓葉柵流場性能分析37-41
• 3.3.1 不同出口截面總壓損失分析37-38
• 3.3.2 不同出口截面流線分析38-40
• 3.3.3 上端壁靜壓系數及等熵馬赫數云圖40-41
• 3.4 -6°沖角矩形擴壓葉柵流場性能分析41-43
• 3.4.1 不同出口截面總壓損失分析41-42
• 3.4.2 不同出口截面流線分析42-43
• 3.4.3 上端壁靜壓系數及等熵馬赫數云圖43
• 3.5 +6°沖角矩形擴壓葉柵流場性能分析43-46
• 3.5.1 不同出口截面總壓損失分析43-45
• 3.5.2 不同出口截面流線分析45
• 3.5.3 上端壁靜壓系數及等熵馬赫數云圖45-46
• 3.6 不同沖角下矩形擴壓葉柵性能對比46-47
• 3.7 本章小結47-48
• 第4章 矩形擴壓葉柵旋渦結構建模與分析48-73
• 4.1 引言48
• 4.2 計算模型和邊界條件48-61
• 4.2.1 網格劃分方法48-49
• 4.2.2 邊界條件設置49
• 4.2.3 來流附面層對數值模擬結果的影響49-51
• 4.2.4 湍流模型選擇51-61
• 4.5 不同沖角下擴壓葉柵三維旋渦結構分析61-68
• 4.5.1 0°沖角下矩形擴壓葉柵內三維旋渦結構分析61-63
• 4.5.2 -6°沖角下矩形擴壓葉柵內三維旋渦結構演化規(guī)律63-65
• 4.5.3 +6°沖角下矩形擴壓葉柵內三維旋渦結構演化規(guī)律65-68
• 4.6 旋渦結構演變規(guī)律分析68-71
• 4.6.1 通道渦的演變規(guī)律68-69
• 4.6.2 集中脫落渦的演變規(guī)律69-70
• 4.6.3 壁角渦的演變規(guī)律70-71
• 4.7 本章小結71-73
• 第5章 跨音速壓氣機級靜葉三維旋渦結構建模與分析73-100
• 5.1 引言73
• 5.2 研究對象和數值模擬方法73-78
• 5.2.1 研究對象介紹73-74
• 5.2.2 數值模擬方法74-75
• 5.2.3 數值模擬精度校核75-78
• 5.3 壓氣機級的性能分析78-87
• 5.3.1 壓氣機級的特性線78-79
• 5.3.2 動葉內流場分析79-83
• 5.3.3 靜葉性能分析83-87
• 5.4 壓氣機級靜葉橫截面二次流計算方法探究87-89
• 5.4.1 二次流定義方法87
• 5.4.2 橫截面二次流計算方法87-88
• 5.4.3 橫截面流線圖和二次流線圖對比88-89
• 5.5 設計工況下壓氣機級靜葉旋渦結構分析89-92
• 5.6 近阻塞工況下壓氣機級靜葉旋渦結構分析92-95
• 5.7 近失速工況下壓氣機級靜葉旋渦結構分析95-99
• 5.8 本章小結99-100
• 結論100-102
• 參考文獻102-106
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文106-107
• 致謝107

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