本文關(guān)鍵詞：高速?gòu)搅魇綔u輪轉(zhuǎn)子葉頂間隙流動(dòng)研究

  更多相關(guān)文章： 高速?gòu)搅魇綔u輪 葉頂間隙 泄漏流動(dòng) 逆流 渦輪性能

【摘要】：葉輪與端壁之間的葉頂間隙是渦輪效率下降的重要因素。研究表明葉頂間隙越大,泄漏流動(dòng)越強(qiáng),對(duì)葉輪內(nèi)氣動(dòng)性能影響越大。葉頂間隙流動(dòng)研究是葉輪機(jī)械領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn),人們至今并未完全認(rèn)識(shí)其流動(dòng)機(jī)理,而且目前研究側(cè)重于低速軸流式葉輪,而對(duì)高速?gòu)搅魇饺~輪研究不足,葉頂間隙大小方面,研究焦點(diǎn)在于大間隙,而緊密間隙的研究相對(duì)匱乏。近年來(lái),渦輪增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)應(yīng)用比例逐年上升。針對(duì)上述現(xiàn)狀,本文研究主要目的是探究葉頂間隙,尤其是緊密間隙對(duì)葉輪內(nèi)流動(dòng)的影響,并探討數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)湍流模型和葉頂間隙網(wǎng)格精度敏感性。本文首先以NACA 65-1810葉柵為研究對(duì)象,利用已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),將實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合,對(duì)本文采用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行評(píng)估;然后以高速?gòu)搅魇綔u輪為研究對(duì)象,求解雷諾平均納維-斯托克斯方程(RANS),探究葉頂間隙對(duì)葉輪流場(chǎng)的影響。研究結(jié)果表明,目前并沒(méi)有一種湍流模型能完全模擬葉輪內(nèi)所有流動(dòng)特征;足夠的葉頂間隙展向網(wǎng)格精度是準(zhǔn)確模擬間隙流動(dòng)特征的前提條件,而間隙流動(dòng)對(duì)間隙軸向和周向網(wǎng)格精度并不敏感;緊密間隙時(shí),葉頂間隙進(jìn)口流體處于低動(dòng)量低能量狀態(tài)而出現(xiàn)逆流現(xiàn)象;不同于大間隙,逆流改變緊密間隙區(qū)域溫度場(chǎng),高溫區(qū)位于壓力面?zhèn)?低溫區(qū)位于吸力面?zhèn)?粘性效應(yīng)強(qiáng)于壓力效應(yīng);采用緊密間隙可減小泄漏渦流強(qiáng)度;渦輪總靜效率隨著葉頂間隙增大而線性下降,泄漏流量則大體上隨葉頂間隙增大而上升。
【關(guān)鍵詞】：高速?gòu)搅魇綔u輪 葉頂間隙 泄漏流動(dòng) 逆流 渦輪性能
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK401
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 葉頂間隙流動(dòng)研究歷史及現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 渦輪葉頂間隙流動(dòng)研究11-14
• 1.2.2 壓氣機(jī)葉頂間隙流動(dòng)研究14-17
• 1.2.3 總結(jié)17
• 1.3 本文主要研究目的和內(nèi)容17-19
• 2.數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 數(shù)值模擬方法19-29
• 2.2.1 計(jì)算流體力學(xué)控制方程19-21
• 2.2.2 控制方程離散方法21-22
• 2.2.3 湍流模型22-29
• 2.3 流動(dòng)分離的判定29-31
• 2.3.1 二維分離29-30
• 2.3.2 三維分離30-31
• 2.4 拓?fù)浞治龇椒?/span>31-36
• 2.4.1 拓?fù)浞治隼碚?/span>32-33
• 2.4.2 奇點(diǎn)33-34
• 2.4.3 拓?fù)湟?guī)律34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3.數(shù)值計(jì)算軟件37-42
• 3.1 引言37
• 3.2 NUMECA簡(jiǎn)介37-41
• 3.2.1 IGG/Autogrid38-39
• 3.2.2 FINE39-40
• 3.2.3 CFView40-41
• 3.3 硬件平臺(tái)41-42
• 4.葉頂間隙流動(dòng)數(shù)值模擬方法的評(píng)估42-64
• 4.1 引言42
• 4.2 湍流模型對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響42-52
• 4.2.1 算例說(shuō)明42-44
• 4.2.2 結(jié)果分析44-52
• 4.3 網(wǎng)格精度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響52-63
• 4.3.1 展向網(wǎng)格精度52-57
• 4.3.2 軸向和周向網(wǎng)格精度57-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5.渦輪轉(zhuǎn)子葉頂間隙流動(dòng)的定常模擬64-80
• 5.1 引言64
• 5.2 算例說(shuō)明64-66
• 5.2.1 研究對(duì)象64-65
• 5.2.2 網(wǎng)格生成65
• 5.2.3 數(shù)值計(jì)算方法與邊界條件65-66
• 5.3 計(jì)算結(jié)果分析66-79
• 5.3.1 網(wǎng)格獨(dú)立性分析66-67
• 5.3.2 無(wú)葉頂間隙渦輪流動(dòng)分析67-71
• 5.3.3 有葉頂間隙渦輪流動(dòng)分析71-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6.結(jié)論與展望80-81
• 6.1 全文結(jié)論80
• 6.2 研究展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：909771