本文關(guān)鍵詞：蜂窩葉頂對(duì)高負(fù)荷渦輪葉柵頂部泄漏流動(dòng)影響機(jī)制研究

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【摘要】：面對(duì)現(xiàn)代航空動(dòng)力技術(shù)高推重比和低耗油率的發(fā)展需求,增加渦輪氣動(dòng)負(fù)荷,減少渦輪級(jí)數(shù)是燃?xì)鉁u輪的一大發(fā)展趨勢(shì)。通過提高單個(gè)葉片的氣動(dòng)負(fù)荷達(dá)到減少渦輪級(jí)葉片數(shù)目的的高負(fù)荷渦輪葉片設(shè)計(jì)被廣泛研究和應(yīng)用。高負(fù)荷渦輪的出現(xiàn)隨之帶來了全新的問題:葉片負(fù)荷增加導(dǎo)致葉柵通道內(nèi)的橫向壓力梯度增大,流體在葉片兩側(cè)壓差作用下不可避免地形成間隙泄漏流動(dòng),并產(chǎn)生各種復(fù)雜渦系,造成葉尖區(qū)域流動(dòng)復(fù)雜,增大渦輪葉尖附近的氣動(dòng)損失。因此,深入開展渦輪徑向間隙泄漏流動(dòng)及其抑制措施方面的研究對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能及其經(jīng)濟(jì)性的提高具有重要意義�？赡ズ男苑涓C密封具有優(yōu)良的封嚴(yán)特性,是典型的葉輪機(jī)械葉頂間隙密封結(jié)構(gòu)。本文提出一種將蜂窩密封直接布置在渦輪葉頂?shù)囊种菩孤┝鲃?dòng)新方案,并以某高負(fù)荷渦輪葉柵為研究對(duì)象,建立蜂窩葉頂結(jié)構(gòu)物理模型。采用數(shù)值方法對(duì)比研究了有/無蜂窩葉頂結(jié)構(gòu)對(duì)渦輪葉柵葉尖間隙流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和間隙流動(dòng)損失產(chǎn)生機(jī)理的影響機(jī)制,分析了不同相對(duì)間隙高度和來流沖角條件對(duì)間隙泄漏流動(dòng)的影響,對(duì)蜂窩葉頂在降低間隙泄漏量及泄漏相關(guān)損失、提高渦輪效率等方面的效果進(jìn)行了探討,以期為進(jìn)一步研究間隙流動(dòng)的控制方法提供參考依據(jù)。通過對(duì)有/無蜂窩葉頂渦輪葉柵間隙流場(chǎng)特性及其影響因素的對(duì)比研究,結(jié)果表明,采用蜂窩葉頂設(shè)計(jì),間隙流體流入蜂窩腔,形成旋渦運(yùn)動(dòng),對(duì)間隙流體動(dòng)能具有耗散作用,反沖氣流在間隙內(nèi)形成類似于“氣動(dòng)?xùn)艡凇钡膹较蛏淞?增加流動(dòng)阻力,進(jìn)而有效減小泄漏流量。與平頂葉柵相比,1%葉高相同間隙高度下蜂窩葉頂葉柵相對(duì)泄漏量降低了約10%,流出間隙的泄漏流周向速度減小了20%左右。蜂窩葉頂葉柵中泄漏渦的形成和發(fā)展被削弱,導(dǎo)致泄漏渦與主流、尾跡等的摻混損失減小,對(duì)葉柵損失的降低有積極的作用,其出口能量損失系數(shù)較平頂葉柵減小了約4%。間隙高度的增加直接帶來了間隙流量的增大,使得間隙泄漏流動(dòng)增強(qiáng),泄漏損失增加,考慮蜂窩可磨耗性,蜂窩葉頂葉柵可以進(jìn)一步減小間隙高度,對(duì)泄漏流動(dòng)的抑制有顯著的效果。此外,來流沖角的變化會(huì)影響渦輪葉柵間隙泄漏流場(chǎng)及旋渦結(jié)構(gòu),使得葉頂泄漏渦和通道渦的形成位置和發(fā)展尺寸發(fā)生明顯改變。不同間隙高度和來流沖角條件下,蜂窩葉頂對(duì)泄漏流動(dòng)都有明顯的抑制效果。
【關(guān)鍵詞】：渦輪葉柵 間隙泄漏流動(dòng) 泄漏渦 泄漏損失 蜂窩葉頂
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V231
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 研究的目的和意義8-9
• 1.2 葉頂間隙泄漏流動(dòng)的認(rèn)識(shí)及研究進(jìn)展9-14
• 1.2.1 葉頂間隙流動(dòng)的概述9-10
• 1.2.2 葉頂間隙流動(dòng)的研究進(jìn)展10-14
• 1.3 抑制間隙泄漏流動(dòng)措施的研究綜述14-20
• 1.3.1 蜂窩機(jī)匣密封16-17
• 1.3.2 葉頂/機(jī)匣修型17-18
• 1.3.3 翼梢小翼18-19
• 1.3.4 葉頂肋條/凹槽結(jié)構(gòu)19-20
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 物理模型與數(shù)值計(jì)算方法22-29
• 2.1 物理模型簡(jiǎn)介22-24
• 2.2 數(shù)值計(jì)算方法24-26
• 2.2.1 控制方程24
• 2.2.2 湍流模型24-26
• 2.3 計(jì)算網(wǎng)格及邊界條件26-27
• 2.3.1 計(jì)算網(wǎng)格26-27
• 2.3.2 計(jì)算邊界條件27
• 2.4 數(shù)值計(jì)算方法驗(yàn)證27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 有/無蜂窩葉頂葉柵泄漏流場(chǎng)及損失分析29-53
• 3.1 引言29
• 3.2 蜂窩葉頂對(duì)泄漏量的影響29-31
• 3.3 蜂窩葉頂對(duì)泄漏流場(chǎng)細(xì)節(jié)的影響31-46
• 3.3.1 葉頂間隙內(nèi)流場(chǎng)分析31-37
• 3.3.2 泄漏渦在葉柵通道內(nèi)的發(fā)展37-42
• 3.3.3 葉片負(fù)荷變化42-44
• 3.3.4 葉柵出口流場(chǎng)分析44-46
• 3.4 蜂窩葉頂對(duì)泄漏損失的影響46-51
• 3.4.1 葉柵通道損失沿程分布47-49
• 3.4.2 耗散函數(shù)分析49-50
• 3.4.3 葉柵出口損失分布50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第4章 間隙高度和來流沖角對(duì)泄漏流場(chǎng)特性的影響53-79
• 4.1 引言53
• 4.2 間隙高度對(duì)葉柵泄漏流動(dòng)的影響53-70
• 4.2.1 間隙高度對(duì)葉尖泄漏量的影響53-54
• 4.2.2 間隙內(nèi)流場(chǎng)特性分析54-59
• 4.2.3 泄漏渦的形成和發(fā)展59-66
• 4.2.4 葉柵泄漏損失分布66-70
• 4.3 來流沖角對(duì)有/無蜂窩葉頂葉柵泄漏流動(dòng)的影響70-78
• 4.3.1 葉柵總性能分析70-72
• 4.3.2 葉柵型面壓力分布72-74
• 4.3.3 葉柵出口損失和二次流矢量分布74-77
• 4.3.4 葉柵泄漏量隨沖角變化77-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 劉大響,金捷;21世紀(jì)世界航空動(dòng)力技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望[J];中國(guó)工程科學(xué);2004年09期

2 魏佐君;喬渭陽;時(shí)培杰;趙磊;;機(jī)匣造型設(shè)計(jì)對(duì)渦輪葉尖泄漏流損失的影響[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2015年03期

3 盧傳義;;抓住機(jī)遇 迎接挑戰(zhàn) 實(shí)現(xiàn)航空動(dòng)力的跨越發(fā)展——?jiǎng)⒋箜懺菏坎稍L記[J];燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究;2008年03期

4 賈丙輝;張小棟;任新宇;;轉(zhuǎn)子對(duì)高壓渦輪葉尖間隙變化規(guī)律的影響[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2012年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王大磊;跨音速高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉尖間隙泄漏流動(dòng)及控制方法研究[D];清華大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1083611