提高渦輪負(fù)荷是在不增加渦輪級(jí)數(shù)的前提下,提高渦輪做功能力,進(jìn)而增加航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)推重比的直接手段。因此探究如何控制渦輪葉柵因高負(fù)荷而引發(fā)的激波損失增加、激波影響渦輪氣膜冷卻效果等問(wèn)題愈加受到葉輪機(jī)械從業(yè)人員的重視。深入研究葉片不同位置的冷氣噴射與激波之間的互相影響,可以為高負(fù)荷跨聲速渦輪氣膜冷卻設(shè)計(jì)提供更多的參數(shù)選擇依據(jù),甚至能夠使冷氣射流參與到對(duì)流場(chǎng)的流動(dòng)組織過(guò)程中來(lái),提高葉柵的氣動(dòng)性能。本文首先采用數(shù)值模擬研究手段,對(duì)跨聲速渦輪葉片尾緣壓力面斜劈縫的長(zhǎng)度、冷氣流量對(duì)尾緣內(nèi)伸激波強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究。數(shù)值模擬過(guò)程中通過(guò)分別控制尾緣壓力側(cè)斜劈縫的長(zhǎng)度以及尾緣劈縫冷氣質(zhì)量流量,對(duì)單個(gè)參數(shù)對(duì)葉柵氣動(dòng)性能的影響進(jìn)行了全面的研究。結(jié)果表明,尾緣壓力側(cè)斜劈縫結(jié)構(gòu)會(huì)使高出口馬赫數(shù)跨聲速渦輪葉柵尾緣內(nèi)伸激波結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。壓力側(cè)斜劈縫的設(shè)計(jì)對(duì)尾緣激波強(qiáng)度的影響機(jī)理主要在于,較長(zhǎng)的尾緣斜劈縫長(zhǎng)度以及較大的冷氣射流流量能夠?qū)Ω哓?fù)荷跨聲速渦輪葉柵尾緣附近來(lái)自壓力側(cè)的主流起到很好的阻擋作用。這種作用可使得主流燃?xì)獗苊庖蚴艿脚p結(jié)構(gòu)的壓縮作用而導(dǎo)致激波強(qiáng)度增大,并同時(shí)引起尾緣吸力側(cè)來(lái)流的提前分離,導(dǎo)致尾跡寬度增...

【文章頁(yè)數(shù)】：215 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 高負(fù)荷跨聲速渦輪葉柵內(nèi)部流動(dòng)
    1.3 跨聲速渦輪葉片冷氣噴射
        1.3.1 尾緣冷氣噴射與損失
        1.3.2 吸力面冷氣噴射
        1.3.3 靜葉尾緣激波非定常掃掠對(duì)下游動(dòng)葉前緣氣膜冷卻效果的影響
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 數(shù)值模擬方法
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值模擬工具簡(jiǎn)介
        2.2.1 渦輪一維參數(shù)計(jì)算程序
        2.2.2 渦輪S2 流面準(zhǔn)三維計(jì)算程序
        2.2.3 ANSYS CFX全三維流體力學(xué)數(shù)值模擬平臺(tái)
    2.3 湍流模型簡(jiǎn)介
    2.4 網(wǎng)格生成工具簡(jiǎn)介
        2.4.1 Icem CFD
        2.4.2 AutoGrid5
        2.4.3 哈工大發(fā)動(dòng)機(jī)氣體動(dòng)力研究中心氣冷渦輪網(wǎng)格自動(dòng)生成程序
    2.5 數(shù)值方法驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 尾緣斜劈縫長(zhǎng)度與冷氣流量對(duì)跨聲速渦輪葉柵氣動(dòng)性能的影響
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算模型及研究方案介紹
        3.2.1 計(jì)算模型及研究方案
        3.2.2 計(jì)算域網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
    3.3 不同劈縫長(zhǎng)度以及冷氣流量對(duì)葉柵總參數(shù)的影響
        3.3.1 對(duì)能量損失的影響
        3.3.2 對(duì)摻混損失的影響
        3.3.3 最大馬赫數(shù)
    3.4 不同劈縫長(zhǎng)度以及冷氣流量情況下葉片表面壓力分布
        3.4.1 相同斜劈縫長(zhǎng)度下不同冷氣流量對(duì)葉片表面壓力分布的影響
        3.4.2 相同冷氣流量下不同斜劈縫長(zhǎng)度對(duì)葉片表面壓力分布的影響
    3.5 不同冷氣流量下不同尾緣劈縫長(zhǎng)度的葉柵通道中馬赫數(shù)分布
    3.6 不同劈縫長(zhǎng)度冷氣流量對(duì)尾緣附近流動(dòng)的影響
    3.7 不同劈縫長(zhǎng)度冷氣流量對(duì)相鄰葉片吸力面流動(dòng)影響
    3.8 本章小結(jié)
第4章 葉片吸力面切向槽冷氣噴射對(duì)跨聲速渦輪葉柵氣動(dòng)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算模型及研究方案介紹
        4.2.1 計(jì)算模型及研究方案
        4.2.2 計(jì)算域網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
    4.3 不同幾何以及冷氣參數(shù)對(duì)葉柵總參數(shù)的影響
        4.3.1 對(duì)能量損失的影響
        4.3.2 對(duì)總壓損失的影響
        4.3.3 對(duì)葉柵最大馬赫數(shù)的影響
    4.4 B樣條槽壁冷氣槽對(duì)葉柵氣動(dòng)以及冷卻性能的影響
        4.4.1 對(duì)葉片表面壓力分布的影響
        4.4.2 對(duì)葉片表面氣膜冷卻效率分布的影響
        4.4.3 對(duì)吸力面附近流場(chǎng)的影響
    4.5 圓弧曲線槽壁冷氣槽對(duì)葉柵氣動(dòng)以及冷卻性能的影響
        4.5.1 對(duì)葉片表面壓力分布的影響
        4.5.2 對(duì)葉片表面氣膜冷卻效率的影響
        4.5.3 對(duì)吸力面附近流場(chǎng)的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 靜葉尾緣激波非定常掃掠對(duì)動(dòng)葉前緣氣膜冷卻效果的影響
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算模型及研究方案介紹
        5.2.1 計(jì)算模型及研究方案
        5.2.2 計(jì)算域網(wǎng)格無(wú)關(guān)性分析
    5.3 非定常激波掃掠對(duì)動(dòng)葉前緣附近的影響
    5.4 動(dòng)葉前緣及壓力面冷氣噴射受掃掠激波的影響
        5.4.1 前緣冷氣噴射受激波的影響
        5.4.2 壓力面冷氣噴射受激波的影響
    5.5 動(dòng)葉吸力面冷氣噴射受掃掠激波的影響
        5.5.1 吸力面0.05 相對(duì)弧長(zhǎng)處冷氣噴射受激波的影響
        5.5.2 吸力面0.10 相對(duì)弧長(zhǎng)處冷氣噴射受激波的影響
        5.5.3 吸力面0.15及0.20 相對(duì)弧長(zhǎng)處冷氣噴射受激波的影響
    5.6 氣膜孔下游時(shí)均氣膜冷卻效率
    5.7 本章小結(jié)
第6章 考慮冷氣影響的高負(fù)荷跨聲速渦輪設(shè)計(jì)應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 考慮冷氣影響的單級(jí)高負(fù)荷渦輪設(shè)計(jì)應(yīng)用
        6.2.1 單級(jí)高負(fù)荷渦輪一維初步方案設(shè)計(jì)
        6.2.2 單級(jí)高負(fù)荷渦輪S2 流面準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)
        6.2.3 單級(jí)高負(fù)荷渦輪三維校核與分析
    6.3 考慮冷氣影響的兩級(jí)高壓渦輪設(shè)計(jì)應(yīng)用
        6.3.1 兩級(jí)高壓渦輪一維初步方案設(shè)計(jì)
        6.3.2 兩級(jí)高壓渦輪S2 流面準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)
        6.3.3 兩級(jí)高壓渦輪三維校核與分析
    6.4 考慮冷氣影響的對(duì)轉(zhuǎn)渦輪設(shè)計(jì)應(yīng)用
        6.4.1 初步改型設(shè)計(jì)方案
        6.4.2 改型方案中葉片氣膜冷卻設(shè)計(jì)
        6.4.3 改型設(shè)計(jì)后渦輪的三維校核與分析
    6.5 考慮冷氣影響的縮放葉型高馬赫數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)渦輪設(shè)計(jì)應(yīng)用
        6.5.1 初步方案設(shè)計(jì)
        6.5.2 葉片氣膜冷卻設(shè)計(jì)
        6.5.3 三維校核與分析
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3736852