航空燃氣渦輪發(fā)動機工作中,從外界大氣進入的顆粒以及燃油中的顆粒物在沒有得到充分燃燒后,形成的熔融顆�？赡軙练e在渦輪葉片以及端壁表面,從而增大渦輪內(nèi)流動表面的粗造度,增加氣流分流現(xiàn)象,而且沉積在表面的顆粒也會影響渦輪中冷卻,這樣不僅會影響氣膜冷卻效率,沉積達到一定規(guī)模后還有對渦輪部件失效或整臺發(fā)動機的失效。通過仿真模擬計算在渦輪部件上沉積分布以及沉積厚度,對于渦輪后續(xù)的壽命預測都有一定的參考價值。本文主要利用Fluent中離散項DPM模擬顆粒入射,并計算顆粒在渦輪內(nèi)的運動。本文在顆粒粘附的基礎上提出了顆粒剝離條件,主要針對粘附在壁面上的顆粒進行受力分析,并且通過流動阻力與顆粒和壁面之間的粘性力的力矩大小來判斷顆粒是否發(fā)生滾動剝離。又通過C#編寫合適的網(wǎng)格重構過程來模擬非穩(wěn)態(tài)的沉積過程,使得網(wǎng)格調整的體積等于顆粒沉積的體積,從而準確的得到顆粒在渦輪壁面的沉積分布以及沉積厚度。本文利用石蠟顆粒沉積實驗來驗證顆粒沉積機理,并對其進行了有無剝離條件下仿真模擬,發(fā)現(xiàn)顆粒在平板氣膜孔后兩側發(fā)生剝離的數(shù)量較多。通過對渦輪內(nèi)部顆粒的沉積的研究,發(fā)現(xiàn)顆粒在渦輪端壁前緣處滯止點沉積量最大,主流溫度的升高會降低顆粒在滯止點的沉積厚度。由于渦輪內(nèi)部通道渦的影響,顆粒在在壓力面?zhèn)鹊某练e多于吸力面的沉積。由于在端壁尾緣處流體的速度較快,顆粒在尾緣處發(fā)生剝離量較大。對于帶有氣膜孔的端壁研究發(fā)現(xiàn),冷流會對阻礙顆粒沉積,但是氣膜之間的位置顆粒沉積量會增多。總體來說,本文利用UDF將沉積機理帶入沉積的計算過程,并且通過對動網(wǎng)格的調整,可以更加準確的得到渦輪表面的沉積現(xiàn)象,方便以后研究沉積現(xiàn)象對渦輪內(nèi)部氣流流動和傳熱的影響。
【學位單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V235.1
【部分圖文】：

粒動量 Stokes 數(shù)大于 10 時，顆粒容易e[10]二人發(fā)現(xiàn)動量 Stokes 數(shù)遠小于 0.1 的的影響，而且近壁區(qū)域二次流對顆粒的沉積顆粒在渦輪葉片間的輸運過程和機理，其研4個因素的影響：顆粒自身的慣性，顆粒的湍流擴散效應，顆粒在近壁面會被卷入湍流和冷壁面間的溫度梯度產(chǎn)生的熱泳力會對對擴散現(xiàn)象則會影響0.05-0.1μm顆粒的運動軌加速沉積設備(TADF- Turbine accelerated d擬實驗，該實驗可以提供和實際渦輪相近的的方式加速顆粒沉積的過程。通過增加燃驗中模擬渦輪10,000小時的沉積情況。

圖 0-2 langston 總結的端壁流場為sharma和Butler 的發(fā)現(xiàn)，吸力面?zhèn)鹊鸟R蹄渦分支圍著通道渦盤繞面上，二次流帶來的漩渦還把入口邊界層氣流帶向葉片的頂部。

圖 0-2 langston 總結的端壁流場1-3為sharma和Butler 的發(fā)現(xiàn)，吸力面?zhèn)鹊鸟R蹄渦分支圍著通道渦盤繞而不吸力面上，二次流帶來的漩渦還把入口邊界層氣流帶向葉片的頂部。
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本文編號：2863167