本文關鍵詞：高速徑流式渦輪轉子葉頂間隙流動研究

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【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,泄漏流動越強,對葉輪內氣動性能影響越大。葉頂間隙流動研究是葉輪機械領域的熱點和難點,人們至今并未完全認識其流動機理,而且目前研究側重于低速軸流式葉輪,而對高速徑流式葉輪研究不足,葉頂間隙大小方面,研究焦點在于大間隙,而緊密間隙的研究相對匱乏。近年來,渦輪增壓器在發(fā)動機行業(yè)應用比例逐年上升。針對上述現狀,本文研究主要目的是探究葉頂間隙,尤其是緊密間隙對葉輪內流動的影響,并探討數值計算結果對湍流模型和葉頂間隙網格精度敏感性。本文首先以NACA 65-1810葉柵為研究對象,利用已有的實驗數據,將實驗與數值計算相結合,對本文采用數值計算方法進行評估;然后以高速徑流式渦輪為研究對象,求解雷諾平均納維-斯托克斯方程(RANS),探究葉頂間隙對葉輪流場的影響。研究結果表明,目前并沒有一種湍流模型能完全模擬葉輪內所有流動特征;足夠的葉頂間隙展向網格精度是準確模擬間隙流動特征的前提條件,而間隙流動對間隙軸向和周向網格精度并不敏感;緊密間隙時,葉頂間隙進口流體處于低動量低能量狀態(tài)而出現逆流現象;不同于大間隙,逆流改變緊密間隙區(qū)域溫度場,高溫區(qū)位于壓力面?zhèn)?低溫區(qū)位于吸力面?zhèn)?粘性效應強于壓力效應;采用緊密間隙可減小泄漏渦流強度;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。
【關鍵詞】：高速徑流式渦輪 葉頂間隙 泄漏流動 逆流 渦輪性能
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 葉頂間隙流動研究歷史及現狀11-17
• 1.2.1 渦輪葉頂間隙流動研究11-14
• 1.2.2 壓氣機葉頂間隙流動研究14-17
• 1.2.3 總結17
• 1.3 本文主要研究目的和內容17-19
• 2.數值計算理論基礎19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 數值模擬方法19-29
• 2.2.1 計算流體力學控制方程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 拓撲分析方法31-36
• 2.4.1 拓撲分析理論32-33
• 2.4.2 奇點33-34
• 2.4.3 拓撲規(guī)律34-36
• 2.5 本章小結36-37
• 3.數值計算軟件37-42
• 3.1 引言37
• 3.2 NUMECA簡介37-41
• 3.2.1 IGG/Autogrid38-39
• 3.2.2 FINE39-40
• 3.2.3 CFView40-41
• 3.3 硬件平臺41-42
• 4.葉頂間隙流動數值模擬方法的評估42-64
• 4.1 引言42
• 4.2 湍流模型對計算結果的影響42-52
• 4.2.1 算例說明42-44
• 4.2.2 結果分析44-52
• 4.3 網格精度對計算結果的影響52-63
• 4.3.1 展向網格精度52-57
• 4.3.2 軸向和周向網格精度57-63
• 4.4 本章小結63-64
• 5.渦輪轉子葉頂間隙流動的定常模擬64-80
• 5.1 引言64
• 5.2 算例說明64-66
• 5.2.1 研究對象64-65
• 5.2.2 網格生成65
• 5.2.3 數值計算方法與邊界條件65-66
• 5.3 計算結果分析66-79
• 5.3.1 網格獨立性分析66-67
• 5.3.2 無葉頂間隙渦輪流動分析67-71
• 5.3.3 有葉頂間隙渦輪流動分析71-79
• 5.4 本章小結79-80
• 6.結論與展望80-81
• 6.1 全文結論80
• 6.2 研究展望80-81
• 參考文獻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】

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本文編號：909771