發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 06:25

【摘要】：現(xiàn)代航空壓氣機(jī)主要為多級(jí)軸流跨聲速壓氣機(jī),主要特點(diǎn)是高級(jí)壓比、高葉尖切向速度、高氣動(dòng)負(fù)荷,其中壓氣機(jī)的工作穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有至關(guān)重要的作用。壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜,葉尖區(qū)域存在泄漏渦和激波的共同作用會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)失穩(wěn)以及流動(dòng)損失。周向槽機(jī)匣處理作為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)穩(wěn)效果明顯且可靠性較高的被動(dòng)擴(kuò)穩(wěn)技術(shù),廣泛被應(yīng)用在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。本文在跨聲速壓氣機(jī)Rotor 37轉(zhuǎn)子光壁機(jī)匣基礎(chǔ)上,從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),設(shè)計(jì)出6種不同階梯狀子午截面周向槽處理機(jī)匣。通過計(jì)算流體力學(xué)仿真軟件,數(shù)值模擬了多種工況下壓氣機(jī)工作狀態(tài),對(duì)光壁和處理機(jī)匣下轉(zhuǎn)子的葉頂流場(chǎng)進(jìn)行了分析,探究了處理機(jī)匣提高壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度的機(jī)理。最后選取凹型處理機(jī)匣改變不同葉尖間隙高度,簡(jiǎn)要分析了不同葉尖間隙對(duì)帶階梯狀處理機(jī)匣的跨聲速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響。經(jīng)過數(shù)值模擬得到:6種設(shè)計(jì)方案大幅度提高了壓氣機(jī)的穩(wěn)定裕度,其中凹型狀周向槽處理機(jī)匣的擴(kuò)穩(wěn)效果最為明顯且效率損失最低。葉頂泄漏渦破碎和邊界層分離引起的失速是壓氣機(jī)失穩(wěn)的根本原因,其中葉頂泄漏渦破碎導(dǎo)致的流場(chǎng)堵塞是主要原因。周向槽與主流通道交接面的徑向速度反映了槽內(nèi)部的動(dòng)量、流量交換,也體現(xiàn)了周向槽改善壓氣機(jī)葉頂堵塞的過程,間隙的軸向負(fù)動(dòng)量反映出了壓氣機(jī)流場(chǎng)的堵塞程度。最后進(jìn)一步研究表明,葉尖間隙的大小也是影響穩(wěn)定裕度與效率的重要因素,凹型處理機(jī)匣在中等葉尖間隙下取得最大穩(wěn)定裕度,但效率有所下降。
【圖文】：

就本文而言，能否通過改進(jìn)機(jī)匣設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)以最小機(jī)穩(wěn)定裕度的提高，是本文研究的目的和意義。穩(wěn)定性問題動(dòng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)復(fù)雜，存在各種不穩(wěn)定現(xiàn)象，直接影響發(fā)動(dòng)效率等實(shí)際工作性能，更與發(fā)動(dòng)機(jī)正常服役中出現(xiàn)的各種故部流動(dòng)穩(wěn)定問題是航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)與重點(diǎn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前及未來壓氣機(jī)要同時(shí)減少重量、尺寸等以滿足新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)需求發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作環(huán)境下，壓氣機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)可能涉及到亞聲流動(dòng)，流動(dòng)環(huán)境惡劣。分離流和漩渦運(yùn)動(dòng)在壓氣機(jī)內(nèi)部廣在于內(nèi)部流場(chǎng)，對(duì)壓氣機(jī)的穩(wěn)定性和效率有著很大影響[19]流方向不一致的流動(dòng)（如圖 1.3 所示），主要包括泄漏渦、通的渦系，以及由此形成的附面層潛移、激波、葉頂間隙泄漏2]。

圖1.4典型軸流壓氣機(jī)特性曲線工況分為氣動(dòng)彈性現(xiàn)象和單純氣動(dòng)現(xiàn)象[2]，兩種氣的影響，旋轉(zhuǎn)失速和喘振屬于單純氣動(dòng)現(xiàn)象。在發(fā)量的減小會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子攻角增加，空氣流量減少到一出現(xiàn)在流場(chǎng)中，同時(shí)壓氣機(jī)發(fā)出特殊叫聲、出現(xiàn)不一個(gè)或多個(gè)低速氣流區(qū)以某一轉(zhuǎn)速沿動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)方向體而言，旋轉(zhuǎn)失速可以分為兩種：第一種是平穩(wěn)型著空氣流量的減小，壓氣機(jī)的性能是逐漸連續(xù)下生在輪轂比較小的級(jí)，例如多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的前先發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速，隨后失速朝著徑向、周向發(fā)展，壓氣機(jī)的后面級(jí)來說，輪轂比比較大，主要產(chǎn)生另由于后幾級(jí)葉片較短，一旦產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)失速，失速會(huì)擴(kuò)展，從而影響整個(gè)葉片環(huán)的工作，突然導(dǎo)致壓氣躍式旋轉(zhuǎn)失速通常只有一個(gè)失速區(qū)。但是針對(duì)壓氣般情況下先產(chǎn)生平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)失速，，隨后在流量繼續(xù)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V231

【相似文獻(xiàn)】

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1 徐偉;王彤;谷傳綱;;抽吸孔數(shù)目對(duì)孔式機(jī)匣處理方式效果的影響[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年18期

2 高鵬;楚武利;吳艷輝;;帶機(jī)匣處理的離心壓氣機(jī)頂部流場(chǎng)分析研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2008年05期

3 杜朝輝，姚吉先，忻建華;一種求解帶有機(jī)匣處理裝置葉柵流場(chǎng)的數(shù)值方法[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);1996年08期

4 周亞峰,郭捷;應(yīng)用機(jī)匣處理的工程準(zhǔn)則[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);1995年03期

5 劉志偉;張長(zhǎng)生;時(shí)靜s

本文編號(hào)：2655729