本文關(guān)鍵詞：CDFS可變彎度導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法及葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)研究

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【摘要】：可變彎度導(dǎo)葉作為核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)的關(guān)鍵部件,要求其在單、雙外涵兩種模式下都能高效穩(wěn)定的工作。本文以某核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)為牽引,兼顧單、雙外涵兩種模式,探索了低損失條件下可實(shí)現(xiàn)大出口氣流角調(diào)節(jié)范圍的可變彎度導(dǎo)葉設(shè)計(jì)方法,完成了滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的可變彎度導(dǎo)葉設(shè)計(jì)和葉柵實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外,還在一臺(tái)雙級(jí)低速軸流壓氣機(jī)上研究了靜子葉片彎曲對(duì)葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)效果的影響,為葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)和三維葉片設(shè)計(jì)技術(shù)的組合發(fā)展提供有益的指導(dǎo)。首先,為設(shè)計(jì)出可變彎度導(dǎo)葉的基礎(chǔ)葉型,發(fā)展了一套快速、有效的二維葉片造型程序,可以方便的調(diào)節(jié)最大撓度位置、最大厚度位置、最大厚度、葉型彎角等葉型幾何參數(shù)。將其與商用計(jì)算軟件相結(jié)合,研究了葉型幾何參數(shù)對(duì)葉柵性能的影響。研究結(jié)果表明:最大撓度位置對(duì)最小損失和落后角的影響與葉型彎角有關(guān),葉型彎角越大,最小損失和落后角隨最大撓度位置增大而增大的趨勢(shì)越明顯;不同的氣流轉(zhuǎn)折角對(duì)應(yīng)著不同的最佳基礎(chǔ)葉型。然后,在基礎(chǔ)葉型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值計(jì)算方法詳細(xì)分析了縫隙形式以及設(shè)計(jì)點(diǎn)的選取對(duì)可變彎度導(dǎo)葉性能的影響,計(jì)算結(jié)果表明:采用Coanda形式的縫隙型面設(shè)計(jì)可以有效提高泄漏流的附壁性能,抑制縫隙后附面層的發(fā)展,尤其是在氣流轉(zhuǎn)折角較大的工況下,相比于普通圓弧形式,Coanda形式的縫隙型面設(shè)計(jì)使得葉型損失減小了50%以上;可變彎度導(dǎo)葉出口氣流角變化范圍較大,設(shè)計(jì)點(diǎn)的選取對(duì)單、雙外涵兩種模式下可變彎度導(dǎo)葉的性能有顯著的影響。通過可變彎度導(dǎo)葉葉柵實(shí)驗(yàn)及核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)的三維驗(yàn)證,證明所設(shè)計(jì)的可變彎度導(dǎo)葉可以滿足核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)單、雙外涵的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。最后,在一臺(tái)雙級(jí)低速軸流壓氣機(jī)上,采用實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)比分析了第一級(jí)靜子葉片分別為彎曲葉片和直葉片時(shí),葉尖射流的擴(kuò)穩(wěn)效果以及壓氣機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:第一級(jí)靜子由直葉片改為彎曲葉片后,在壓氣機(jī)失速過程中,模態(tài)波主要集中在葉尖區(qū)域,而葉尖射流恰好是通過改善葉尖區(qū)域的流場(chǎng)來拓寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍的,所以第一級(jí)靜子葉片彎曲使得葉尖射流的擴(kuò)穩(wěn)效果更加顯著,在0.03%的相對(duì)噴射流量下,流量裕度增加量可達(dá)到10.1%。
【關(guān)鍵詞】：核心機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí) 可變彎度導(dǎo)葉 葉柵實(shí)驗(yàn) 葉尖射流 彎曲靜子葉片
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V233
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析17-19
• 1.2.1 可變彎度導(dǎo)葉的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)技術(shù)的研究現(xiàn)狀19
• 1.3 本文主要工作19-21
• 1.3.1 研究目的19-20
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-21
• 第二章 可變彎度導(dǎo)葉基礎(chǔ)葉型設(shè)計(jì)21-33
• 2.1 基礎(chǔ)葉型構(gòu)造方法21-24
• 2.1.1 厚度分布方程21-22
• 2.1.2 中弧線方程22-23
• 2.1.3 包絡(luò)線生成23-24
• 2.2 基礎(chǔ)葉型參數(shù)分析24-32
• 2.2.1 計(jì)算軟件和數(shù)值計(jì)算方法介紹24-25
• 2.2.2 葉型彎角對(duì)葉柵性能的影響25-27
• 2.2.3 最大撓度相對(duì)位置對(duì)葉柵性能的影響27-29
• 2.2.4 最大厚度相對(duì)位置對(duì)葉柵性能的影響29-30
• 2.2.5 最佳基礎(chǔ)葉型的選擇30-31
• 2.2.6 稠度對(duì)葉柵性能的影響31-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 可變彎度導(dǎo)葉縫隙設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)點(diǎn)選取33-44
• 3.1 計(jì)算模型及計(jì)算方法33-34
• 3.2 可變彎度導(dǎo)葉設(shè)計(jì)指標(biāo)34
• 3.3 可變彎度導(dǎo)葉縫隙形式設(shè)計(jì)34-38
• 3.3.1 Coanda效應(yīng)的由來及其應(yīng)用34-35
• 3.3.2 不同縫隙形式的對(duì)比35-38
• 3.4 可變彎度導(dǎo)葉開縫位置研究38-40
• 3.5 可變彎度導(dǎo)葉設(shè)計(jì)點(diǎn)的選取40
• 3.6 適用于CDFS的可變彎度導(dǎo)葉40-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第四章 可變彎度導(dǎo)葉葉柵實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及其在某CDFS中的數(shù)值驗(yàn)證44-57
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)44-51
• 4.1.1 平面葉柵風(fēng)洞介紹44-45
• 4.1.2 五孔探針及其標(biāo)定45-49
• 4.1.3 位移機(jī)構(gòu)49-50
• 4.1.4 數(shù)據(jù)測(cè)量與采集50-51
• 4.1.5 數(shù)據(jù)整理51
• 4.1.6 可變彎度導(dǎo)葉葉柵實(shí)驗(yàn)件介紹51
• 4.2 可變彎度導(dǎo)葉葉柵出口尾跡測(cè)量51-52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析52-53
• 4.4 可變彎度導(dǎo)葉在某CDFS中的數(shù)值驗(yàn)證53-56
• 4.4.1 CDFS計(jì)算模型及計(jì)算方法54-55
• 4.4.2 可變彎度導(dǎo)葉在CDFS中的數(shù)值驗(yàn)證55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 彎曲靜子葉片對(duì)葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)的影響57-76
• 5.1 壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及噴射系統(tǒng)57-61
• 5.1.1 雙級(jí)低速軸流壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹57-59
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量截面59-60
• 5.1.3 噴射系統(tǒng)60-61
• 5.2 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)量與采集61-65
• 5.2.1 6點(diǎn)梳狀總壓測(cè)量耙61-62
• 5.2.2 位移機(jī)構(gòu)62
• 5.2.3 四孔探針及其標(biāo)定62-65
• 5.2.4 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)65
• 5.3 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)量與采集65-66
• 5.3.1 高頻響動(dòng)態(tài)總壓探針65-66
• 5.3.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)66
• 5.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理66-69
• 5.4.1 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)處理66-68
• 5.4.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理68-69
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析69-75
• 5.5.1 葉尖射流在直葉片壓氣機(jī)上的擴(kuò)穩(wěn)效果69-70
• 5.5.2 靜子葉片彎曲對(duì)葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)的影響70-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)和展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1104738