本文關(guān)鍵詞：蜂窩機(jī)匣對渦輪級性能影響的數(shù)值研究

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【摘要】：隨著葉輪機(jī)械向高溫、高壓、高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速方向的發(fā)展,葉頂泄漏損失成為一項重要損失。密封結(jié)構(gòu)選取是降低泄漏損失、提高效率的關(guān)鍵。本文采用數(shù)值模擬的方法,對比研究涂層機(jī)匣和蜂窩機(jī)匣下渦輪級流場的定常/非定常特性,為工程上密封結(jié)構(gòu)的選擇提供理論參考。在定常計算中,密封結(jié)構(gòu)改善了靜葉通道上半部分的流動,降低了吸力面低壓區(qū)范圍以及尾緣處的激波損失。通過降低頂部間隙的通流面積,增大機(jī)匣的阻滯作用,密封結(jié)構(gòu)可以有效的減小泄漏量,降低泄漏渦強(qiáng)度,提高渦輪級效率與做功能力。動靜葉柵的相對運動導(dǎo)致上游靜葉尾跡、激波周期性通過動葉通道,經(jīng)歷切割、遷移、衰退等過程,與動葉通道內(nèi)流體相互作用,降低了渦輪級效率。靜葉流場的非定常性主要集中在靜葉尾緣處,而動葉整個流道都受影響,進(jìn)行周期性改變。動靜葉干涉改變了葉頂間隙壓力場,使泄漏強(qiáng)度周期性改變。當(dāng)葉片兩側(cè)壓差較大時,泄漏量增大,泄漏損失增加。由于上通道渦的阻擋作用,相對于動葉中部截面,上游對頂部截面的干涉作用較弱。蜂窩機(jī)匣將流經(jīng)的流體分割成小渦流,增大了耗散量,同時腔內(nèi)反沖出來的流體形成密封屏障,增大流動阻力,從而達(dá)到封嚴(yán)效果。與涂層機(jī)匣相比,蜂窩密封能更好的減少頂部泄漏量,延遲了泄漏渦的發(fā)展,降低了泄漏渦、頂部激波的強(qiáng)度,增大了渦輪級的做功能力,但是由于泄漏渦的位置靠下,增加了與通道渦的摻混程度,增大流動的氣動損失,降低渦輪級的效率。在非定常分析中,動葉氣動力脈動主要是由一倍頻引起的,蜂窩機(jī)匣下動葉的一倍頻的擾動振幅小于涂層機(jī)匣下的一倍頻擾動振幅。
【關(guān)鍵詞】：渦輪級 泄漏損失 蜂窩機(jī)匣 涂層機(jī)匣 定常特性 非定常特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK14
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題的研究背景和意義8-9
• 1.2 密封結(jié)構(gòu)的發(fā)展9-12
• 1.3 研究現(xiàn)狀綜述12-16
• 1.3.1 蜂窩密封的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 非定常的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值計算方法17-27
• 2.1 使用軟件簡介17-18
• 2.2 數(shù)值計算理論18-22
• 2.2.1 控制方程18-19
• 2.2.2 湍流模型19-20
• 2.2.3 計算方法20-21
• 2.2.4 壁面函數(shù)21-22
• 2.2.5 動靜域交界面處理方式22
• 2.3 數(shù)值仿真模型22-26
• 2.3.1 蜂窩機(jī)匣仿真模型22-23
• 2.3.2 計算域與邊界條件23-24
• 2.3.3 網(wǎng)格的劃分24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 不同機(jī)匣形式下渦輪級的定常特性27-50
• 3.1 不同機(jī)匣形式下渦輪級氣動性能27
• 3.2 靜葉通道的流動特性27-32
• 3.3 動葉通道內(nèi)的流動特性32-46
• 3.3.1 蜂窩機(jī)匣內(nèi)流動狀況分析32-35
• 3.3.2 泄漏流的發(fā)展?fàn)顩r35-39
• 3.3.3 通道內(nèi)的流動狀況39-46
• 3.4 不同背壓下渦輪特性分析46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 不同密封結(jié)構(gòu)下渦輪級的非定常特性50-77
• 4.1 定常與非定常性能的對比50-51
• 4.2 不同密封結(jié)構(gòu)下動、靜葉流場的非定常分析51-75
• 4.2.1 中部截面的非定�，F(xiàn)象51-56
• 4.2.2 頂部泄漏流的非定常分析56-60
• 4.2.3 頂部截面的非定�，F(xiàn)象60-67
• 4.2.4 動葉進(jìn)、出.截面非定�，F(xiàn)象67-72
• 4.2.5 葉片氣動力分析72-75
• 4.3 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：994715