世界經(jīng)濟的迅速增長和當下的環(huán)保意識的不斷提高,導致對燃氣輪機的性能要求的不斷提高。在這種背景下,對燃氣輪機的熱效率提出了更高的要求。控制渦輪端區(qū)熱負荷的有效方法之一是通過優(yōu)化端區(qū)幾何造型來控制端區(qū)二次流動,從而達到控制端區(qū)熱負荷的目的。在壓氣機中的應用中,葉身/端壁融合技術(shù)已經(jīng)被證實能夠有效的控制角區(qū)分離,減少相應的氣動損失�，F(xiàn)代燃機高壓渦輪的具有氣熱負荷高、大子午擴端壁等特點,導致端壁附近的二次流動非常地強烈,這對于葉片的氣動效率和端壁的冷卻效果都有很大影響。本研究對葉身/端壁融合技術(shù)在高負荷渦輪氣動設計中的適應性問題的進行了研究。通過對E³模型高壓渦輪第一級導葉進行葉身/端壁兩面角設計,驗證了葉身/端壁融合技術(shù)在高負荷渦輪上的有效性,計算結(jié)果表明:通過使用葉身/端壁融合設計技術(shù),相對于于原型設計,高壓渦輪的總壓損失系數(shù)下降了約0.7%,葉柵損失系數(shù)降低了約2.45%。本研究還對葉身/端壁融合技術(shù)在工程實際設計中的應用和效果進行了分析。使用前面葉身/端壁融合技術(shù)應用中所獲得設計方法及修正經(jīng)驗,對某型船用燃氣輪機高壓渦輪第一級導葉進行葉身/端壁融合的優(yōu)化設計。經(jīng)過... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

渦輪靜葉主要損失構(gòu)成及比例

馬蹄渦在圓柱端區(qū)附近的形成過程

而分析葉柵通道內(nèi)的流動時，必須要考慮葉柵間的影響。而由于橫向壓力梯度的存在，渦的結(jié)構(gòu)將明顯的發(fā)生改變。受相鄰葉片和端區(qū)存在的壓力梯度的影響，將形成圖1.3所示的渦系結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，受橫向壓力梯度的影響，馬蹄渦的壓力分支向相鄰葉片的吸力面發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此外，橫向壓力梯度的存在使得在相鄰葉片的吸力面和壓力面之間產(chǎn)生了橫向流。由于橫向流動存在于葉柵通道中，馬蹄渦的壓力面分支在和橫向流混合后不斷的增強之后流入通道渦。這是在流動過程中形成的最大強度的渦。因此通道渦也會取代馬蹄渦吸力面分支，也就是說，當馬蹄渦吸力面分支沿著葉片流動時，它會向上移動遠離端壁。而且，在它們的外緣，馬蹄渦的壓力面分支和吸力面分支會使部分來流的邊界層發(fā)生偏移。這會在葉片上游形成鞍點區(qū)域。在馬蹄渦壓力面分支遇到相鄰葉片的吸力面時，會形成角渦。為了揭示這些流動特征如何影響葉片端壁上流體的流動，F(xiàn)riedrichs[9]通過油流顯示技術(shù)詳細描述了端壁上的二次流。從圖1.4中可以清楚地觀察到馬蹄渦吸力面分支和壓力面分支的分離線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Investigation of Non-Axisymmetric Endwall Contouring in a Compressor Cascade[J]. LIU Xiwu,JIN Donghai,GUI Xingmin.  Journal of Thermal Science. 2017(06)
[2]葉身/端壁融合擴壓葉柵氣動性能實驗與數(shù)值研究[J]. 伊衛(wèi)林,李嘉賓,季路成.  工程熱物理學報. 2017(08)
[3]葉身融合技術(shù)在渦輪中的應用[J]. 田勇,季路成,邵衛(wèi)衛(wèi),肖云漢.  航空動力學報. 2015(12)
[4]葉身融合在徑向擴壓器中的應用初探[J]. 伊衛(wèi)林,陳志民,馬季,季路成.  工程熱物理學報. 2015(06)
[5]燃氣輪機透平葉片傳熱和冷卻研究:端壁冷卻[J]. 楊星,劉釗,豐鎮(zhèn)平.  熱力透平. 2014(02)
[6]離心壓氣機葉身/端壁融合技術(shù)應用初探[J]. 伊衛(wèi)林,陳志民,季路成,田勇,李偉偉.  工程熱物理學報. 2014(02)
[7]燃氣輪機透平葉片傳熱和冷卻研究:內(nèi)部冷卻[J]. 劉釗,楊星,豐鎮(zhèn)平.  熱力透平. 2013(04)
[8]葉身/端壁融合技術(shù)工況的適用性[J]. 田勇,季路成,李偉偉,伊衛(wèi)林,肖云漢.  航空動力學報. 2013(08)
[9]葉身/端壁融合技術(shù)研究[J]. 季路成,田勇,李偉偉,伊衛(wèi)林.  航空發(fā)動機. 2012(06)
[10]不同翼刀位置控制渦輪葉柵二次流的數(shù)值研究[J]. 李軍,蘇明.  中國電機工程學報. 2008(08)

博士論文
[1]基于混合曲面造型的CAD模型修復、特征簡化與網(wǎng)絡生成算法[D]. 曹秉萬.浙江大學 2015
[2]氣膜冷卻各向異性湍流場中流動傳熱的相互作用機理研究[D]. 李雪英.清華大學 2013
[3]燃氣輪機透平氣膜冷卻機理的實驗與理論研究[D]. 李佳.清華大學 2011
[4]航空發(fā)動機氣冷渦輪葉片的氣熱耦合數(shù)值模擬研究[D]. 董平.哈爾濱工業(yè)大學 2009

碩士論文
[1]平面葉柵葉片吸力面抽氣仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 楊帆.電子科技大學 2010
[2]三角網(wǎng)格曲面上四邊形分割的形狀優(yōu)化研究[D]. 劉克進.大連理工大學 2008
[3]透平級葉柵流動性能分析[D]. 林奇燕.哈爾濱工程大學 2007



本文編號：3554451