【摘要】：本文以某三級低反力度壓氣機(jī)第一級靜葉為研究對象,利用數(shù)值模擬的方法在二維模型下研究超聲速來流條件時流道內(nèi)部的流動現(xiàn)象,較全面地分析了抽吸形式以及葉片幾何構(gòu)型對超聲速低反力度靜葉氣動性能的影響,擬解決超聲速壓氣機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)的附面層分離和激波形成的干涉問題。首先,對數(shù)值軟件FINE/TURBO進(jìn)行介紹,并進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗證。系統(tǒng)地分析了網(wǎng)格布點(diǎn)數(shù)和布點(diǎn)方式對流動的影響,給出相對完善的抽吸網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。隨后通過分析邊界條件和收斂方式,提出了比較合理的計算方案,最后給出了評估壓氣機(jī)性能參數(shù)的計算公式。之后,通過對原型方案的分析可知,超聲速來流條件下的大折轉(zhuǎn)擴(kuò)壓靜葉柵內(nèi)出現(xiàn)的附面層分離現(xiàn)象極其嚴(yán)重,因而利用抽吸來控制分離現(xiàn)象是必要的。之后從抽吸壓力、抽吸槽位置、抽吸槽寬度三個方面對流動控制進(jìn)行探索,并獲得最合適的抽吸方案。研究結(jié)果表明:當(dāng)抽吸位置位于55%-60%之間、抽吸槽寬度為葉片軸向長度的3%-5%時,靜子獲得的靜壓比最高達(dá)到1.82,總壓損失系數(shù)小于0.08。抽吸率在5%左右時,附面層分離得到有效控制,激波與附面層干涉現(xiàn)象得到緩解。最后,利用14參數(shù)法對帶有合理抽吸方案的二維葉型進(jìn)行參數(shù)化造型。研究葉片最大厚度大小與斜率、進(jìn)出口厚度斜率、前尾緣半徑與長寬比對流動的影響,分析了靜葉柵流動參數(shù)的變化規(guī)律以及內(nèi)部激波模式轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。隨后從背壓和進(jìn)口氣流角兩方面對變工況條件下進(jìn)行流動分析,可以發(fā)現(xiàn):當(dāng)背壓增大時,可以通過增大抽吸量穩(wěn)定流道內(nèi)部的激波分布;負(fù)攻角狀態(tài)相比正攻角狀態(tài)可以擁有更加穩(wěn)定的激波結(jié)構(gòu)。
【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】：2016
【分類號】：V233

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本文編號：2580247