本文關(guān)鍵詞：兼顧兩種工作模式的核心機驅(qū)動風(fēng)扇級氣動優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：變循環(huán)發(fā)動機是目前航空發(fā)動機一個重要的發(fā)展方向,核心機驅(qū)動風(fēng)扇級(CDFS)是雙涵道變循環(huán)發(fā)動機的關(guān)鍵部件之一。核心機驅(qū)動風(fēng)扇級的設(shè)計難點在于要求其在兩種工況差別較大的模式下高性能工作,本文提出利用兼顧兩種不同工作模式性能的自動優(yōu)化設(shè)計方法來完成CDFS氣動設(shè)計。首先將S2流面通流計算方法與基于遺傳算法的自動優(yōu)化方法相結(jié)合,在S2流面通流計算時就兼顧到兩種模式性能。S2流面通流計算優(yōu)化時,以兩種工作模式流量、總壓比為約束,以總壓比沿葉高分布、單外涵導(dǎo)葉出氣角沿葉高分布和雙外涵導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角為設(shè)計變量,尋找兩種工作模式下轉(zhuǎn)子進出口相對氣流角和轉(zhuǎn)子出口絕對氣流角沿葉高分布差別最小的設(shè)計變量組合,以實現(xiàn)單雙外涵模式性能兼顧。然后根據(jù)S2流面通流計算優(yōu)化得到的結(jié)果對CDFS轉(zhuǎn)子進行初始葉型設(shè)計,通過對初始葉型積疊而成的葉片進行流場計算,分析找到設(shè)計的不足之處,以便有針對性的對不足之處進行回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化設(shè)計和三維葉片優(yōu)化設(shè)計改進,優(yōu)化改進后的葉片在兩種模式下性能都有較大提升。本文還對進口可調(diào)導(dǎo)葉關(guān)閉角度對轉(zhuǎn)子雙外涵模式性能影響做了研究,研究表明,對于本文所設(shè)計轉(zhuǎn)子,在單外涵模式向雙外涵模式轉(zhuǎn)換時,進口可調(diào)導(dǎo)葉關(guān)閉30°雙外涵模式能夠滿足設(shè)計指標(biāo)正常工作。最后分別在兩種模式設(shè)計指標(biāo)下對CDFS靜子進行了氣動設(shè)計,由于靜子進口絕對氣流角在葉尖處兩種模式差別較大,在一種工作模式指標(biāo)進行設(shè)計,另一種工作模式氣動性能較差。所以采用回轉(zhuǎn)面多點優(yōu)化設(shè)計方法對靜子葉型進行改進,以實現(xiàn)兼顧兩種工作模式的性能,并取得的了滿意效果。采用兼顧兩種模式的優(yōu)化方法本文所設(shè)計的CDFS轉(zhuǎn)靜子匹配級在單外涵模式工作點效率為88.54%,雙外涵工作點效率為88.01%。
【關(guān)鍵詞】：核心機驅(qū)動風(fēng)扇級 變循環(huán)發(fā)動機 優(yōu)化設(shè)計 S2流面 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V233
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 研究背景及意義14-18
• 1.1.1 核心機驅(qū)動風(fēng)扇研究背景14-15
• 1.1.2 核心機驅(qū)動風(fēng)扇級工作原理15-17
• 1.1.3 核心機驅(qū)動風(fēng)扇研究意義17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容22
• 1.4 本文章節(jié)安排22-24
• 第二章 兼顧兩種工作模式S2流面通流計算優(yōu)化24-37
• 2.1 S2流面通流計算簡介24
• 2.2 S2流面通流計算優(yōu)化24-30
• 2.2.1 設(shè)計指標(biāo)25-26
• 2.2.2 S2流面通流計算優(yōu)化思路26
• 2.2.3 通流計算優(yōu)化結(jié)果分析26-30
• 2.3 各參數(shù)權(quán)重系數(shù)對優(yōu)化結(jié)果的影響30-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 核心機驅(qū)動風(fēng)扇級轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計37-65
• 3.1 CDFS轉(zhuǎn)子二維葉型設(shè)計37-40
• 3.1.1 二維葉型參數(shù)化方法簡介37-38
• 3.1.2 CDFS轉(zhuǎn)子二維葉型初始設(shè)計38-40
• 3.2 二維葉片型面數(shù)對轉(zhuǎn)子性能影響研究40-43
• 3.2.1 Numeca簡介及相關(guān)設(shè)置41-42
• 3.2.2 三維流場計算分析42-43
• 3.3 CDFS轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化43-51
• 3.3.1 回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化方法簡介44
• 3.3.2 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)面優(yōu)化結(jié)果44-47
• 3.3.3 三維流場計算分析47-51
• 3.4 CDFS轉(zhuǎn)子三維葉片優(yōu)化51-57
• 3.4.1 三維葉片優(yōu)化簡介52
• 3.4.2 轉(zhuǎn)子葉片三維優(yōu)化52-57
• 3.5 CDFS轉(zhuǎn)子第二次三維優(yōu)化57-63
• 3.5.1 單外涵模式性能分析58-60
• 3.5.2 雙外涵模式性能分析60-63
• 3.6 進口可調(diào)導(dǎo)葉關(guān)閉角度對轉(zhuǎn)子雙外涵模式性能影響研究63-64
• 3.7 本章小結(jié)64-65
• 第四章 核心機驅(qū)動風(fēng)扇級靜子葉片優(yōu)化設(shè)計65-103
• 4.1 單外涵模式設(shè)計指標(biāo)下靜子設(shè)計65-81
• 4.1.1 轉(zhuǎn)子S2通流計算出口參數(shù)與三維計算結(jié)果對比65-67
• 4.1.2 靜子S2流面通流計算67-69
• 4.1.3 靜子二維葉型設(shè)計69-71
• 4.1.4 進口絕對氣流角對葉型總壓損失系數(shù)影響研究71-72
• 4.1.5 級環(huán)境下單外涵模式三維流場計算72-77
• 4.1.6 級環(huán)境下雙外涵模式三維流場計算77-81
• 4.2 雙外涵模式設(shè)計指標(biāo)下靜子設(shè)計81-95
• 4.2.1 S2流面通流計算81-84
• 4.2.2 靜子二維葉型設(shè)計84-86
• 4.2.3 進口絕對氣流角對葉型總壓損失系數(shù)影響研究86-88
• 4.2.4 單外涵模式三維流場計算分析88-91
• 4.2.5 雙外涵模式三維流場計算分析91-95
• 4.3 兼顧兩種工作模式性能靜子回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化設(shè)計95-101
• 4.3.1 回轉(zhuǎn)面葉型多點優(yōu)化簡介95-96
• 4.3.2 靜子回轉(zhuǎn)面葉型優(yōu)化設(shè)計96-97
• 4.3.3 單雙外涵三維流場計算對比分析97-101
• 4.4 本章小結(jié)101-103
• 第五章 總結(jié)與展望103-105
• 參考文獻105-108
• 致謝108-109
• 在學(xué)期間的研究成果109

【參考文獻】

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本文編號：1017138