本文關(guān)鍵詞：氣動(dòng)掠對(duì)跨聲速離心壓氣機(jī)復(fù)雜流動(dòng)結(jié)構(gòu)的控制機(jī)理研究

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【摘要】：渦輪增壓技術(shù)的發(fā)展與小型渦輪增壓器的研究緊密相關(guān),作為渦輪增壓器的核心部件之一,離心壓氣機(jī)的研究越來越受到葉輪機(jī)械領(lǐng)域研究學(xué)者的關(guān)注,高壓比、寬流量的要求也使得離心壓氣機(jī)入口速度越來越大,內(nèi)部流動(dòng)越來越復(fù)雜,產(chǎn)生了諸多復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象,需要采用一定的流動(dòng)控制措施來改善壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)情況。氣動(dòng)掠技術(shù)作為一種優(yōu)良的流動(dòng)控制技術(shù),對(duì)跨聲速離心壓氣機(jī)內(nèi)部激波、二次流和泄漏渦等流動(dòng)現(xiàn)象有明顯的改善作用,研究氣動(dòng)掠技術(shù)對(duì)于跨聲速離心壓氣機(jī)具有一定的意義。本文對(duì)一小型跨聲速離心壓氣機(jī)進(jìn)行多種不同方案的氣動(dòng)掠設(shè)計(jì),對(duì)離心壓氣機(jī)氣動(dòng)掠的一些作用機(jī)理進(jìn)行探究。通過數(shù)值模擬研究以下幾個(gè)方面對(duì)離心壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響:1、主葉片前緣掠對(duì)離心壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響;2、主葉片和分流葉片混合掠對(duì)離心壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響;3、分流葉片對(duì)離心壓氣機(jī)氣動(dòng)性能的影響。通過改變主葉片前緣前掠和后掠角度來控制端壁損失和葉尖區(qū)激波結(jié)構(gòu),在無掠葉片的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了多種不同前緣前掠和后掠方案,通過數(shù)值模擬研究得出結(jié)論:在所有前掠和后掠設(shè)計(jì)方案中,葉片前緣前掠10°方案壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)情況最好,通道內(nèi)激波和低能流團(tuán)有明顯改善,其整體效率較無掠壓氣機(jī)提高0.72%。在主葉片前緣掠的基礎(chǔ)上,進(jìn)行分流葉片掠設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了主葉片和分流葉片同向混合掠和異向混合掠等多種掠形方案,綜合比較得出結(jié)論:(1)同向型混合前掠方案較無掠葉片整體效率提高1.2%,對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)具有明顯改善作用,與主葉片前掠和分流葉片前掠兩種方案相比,同向混合型前掠依舊具有明顯優(yōu)勢(shì)。(2)異向型混合掠中主葉片后掠分流葉片前掠性能較佳,其對(duì)葉片根部低馬赫數(shù)區(qū)域具有一定的影響,整體效率較無掠葉片提高0.9%。本文還研究了分流葉片周向位置及軸向弦長對(duì)離心壓氣機(jī)性能的影響,得出分流葉片距主葉片壓力面較近時(shí),對(duì)壓氣機(jī)性能的改善效果最為明顯;當(dāng)分流葉片軸向弦長為主葉片軸向弦長一半時(shí),對(duì)減少損失,提高壓氣機(jī)性能有利。
【關(guān)鍵詞】：離心壓氣機(jī) 氣動(dòng)掠 流動(dòng)機(jī)理 激波結(jié)構(gòu) 分流葉片
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 論文研究背景及意義11-13
• 1.2 氣動(dòng)掠技術(shù)介紹13-15
• 1.2.1 氣動(dòng)掠概念提出13
• 1.2.2 軸流壓氣機(jī)中掠定義13-14
• 1.2.3 離心壓氣機(jī)中掠定義14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 跨聲速離心壓氣機(jī)流動(dòng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 氣動(dòng)掠技術(shù)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 論文研究的目的和主要內(nèi)容18-20
• 第2章 計(jì)算模型及數(shù)值研究方法20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 數(shù)值研究方法20-23
• 2.2.1 控制方程RANS(Reynolds—Averaged Navier-Stokes Equations)20-21
• 2.2.2 湍流模型的選擇21-23
• 2.3 數(shù)值研究對(duì)象23-25
• 2.3.1 數(shù)值研究模型23
• 2.3.2 邊界條件23-24
• 2.3.3 離心壓氣機(jī)的主要性能參數(shù)24-25
• 2.4 模型網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證25-27
• 2.4.1 計(jì)算模型網(wǎng)格劃分25-26
• 2.4.2 網(wǎng)格質(zhì)量判定26-27
• 2.4.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證27
• 2.5 數(shù)值計(jì)算算例驗(yàn)證27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 主葉片前緣掠對(duì)離心壓氣機(jī)性能影響研究30-58
• 3.1 引言30
• 3.2 前緣掠形方案介紹30-31
• 3.3 主葉片前緣前掠方案對(duì)比分析31-40
• 3.3.1 主葉片前緣前掠方案設(shè)計(jì)31
• 3.3.2 總體性能分析31-33
• 3.3.3 堵塞工況點(diǎn)分析33-34
• 3.3.4 最高效率工況點(diǎn)分析34-36
• 3.3.5 二次流分析36-40
• 3.4 主葉片前緣后掠方案對(duì)比分析40-48
• 3.4.1 主葉片前緣后掠方案設(shè)計(jì)40
• 3.4.2 總體性能分析40-41
• 3.4.3 計(jì)算結(jié)果分析41-48
• 3.5 主葉片前緣掠方案對(duì)比分析48-56
• 3.5.1 主葉片前緣掠方案設(shè)計(jì)48
• 3.5.2 總體性能分析48-50
• 3.5.3 計(jì)算結(jié)果分析50-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 第4章 混合型前緣掠對(duì)離心壓氣機(jī)性能影響研究58-74
• 4.1 引言58
• 4.2 主/分流葉片前緣平行混合掠方案的離心壓氣機(jī)流場控制機(jī)理分析58-68
• 4.2.1 主/分流葉片前緣平行混合掠方案設(shè)計(jì)58-59
• 4.2.2 總體性能分析59-61
• 4.2.3 計(jì)算結(jié)果分析61-68
• 4.3 主/分流葉片前緣非平行混合掠方案的離心壓氣機(jī)流場控制機(jī)理分析68-73
• 4.3.1 主/分流葉片前緣非平行混合掠方案設(shè)計(jì)68
• 4.3.2 總體性能分析68-69
• 4.3.3 計(jì)算結(jié)果分析69-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 分流葉片不同設(shè)計(jì)方案下離心壓氣機(jī)流場特性的研究74-82
• 5.1 引言74
• 5.2 分流葉片不同周向位置對(duì)離心壓氣機(jī)流場控制機(jī)理分析74-77
• 5.2.1 不同周向位置方案設(shè)計(jì)74-75
• 5.2.2 總體性能比較75
• 5.2.3 計(jì)算結(jié)果分析75-77
• 5.3 分流葉片不同軸向弦長方案對(duì)離心壓氣機(jī)流場控制機(jī)理分析77-81
• 5.3.1 不同軸向弦長方案設(shè)計(jì)77-78
• 5.3.2 總體性能分析78-79
• 5.3.3 計(jì)算結(jié)果分析79-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單89-90
• 致謝90

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