伴隨著推重比的不斷提高,航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)壓氣機(jī)部件氣動(dòng)性能的要求也愈來(lái)愈高。壓氣機(jī)必須在保持高效率和足夠喘振裕度的前提下以更少的級(jí)數(shù)達(dá)到更高的壓比,因此研制高負(fù)荷、高性能葉柵對(duì)提高壓氣機(jī)氣動(dòng)性能起著至關(guān)重要的作用。本文采用數(shù)值模擬方法,在保證整體性能參數(shù)不變的基礎(chǔ)上,將某型單級(jí)高負(fù)荷跨聲速風(fēng)扇進(jìn)行了改型設(shè)計(jì),從中探討彎扭掠葉片在高負(fù)荷跨聲速風(fēng)扇改型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以及提高風(fēng)扇氣動(dòng)性能的途徑。為了獲得較高的單級(jí)風(fēng)扇設(shè)計(jì)指標(biāo),在單級(jí)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,保留靜子或轉(zhuǎn)子,在級(jí)的環(huán)境下,使用商業(yè)軟件完成了傾、掠動(dòng)葉片或端彎靜葉片的匹配設(shè)計(jì)。在具有傾、掠動(dòng)葉片的單級(jí)風(fēng)扇中,由于充分利用了動(dòng)葉片軸向掠和切向傾斜的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并將兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了合理的綜合,顯著地改善了轉(zhuǎn)子流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。對(duì)具有端彎靜葉片單級(jí)風(fēng)扇的三維數(shù)值模擬表明,應(yīng)用端彎設(shè)計(jì)技術(shù)能夠控制靜葉片根部的壓力場(chǎng),從而減緩附面層沿流向的增厚;同時(shí),在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠調(diào)整葉片的葉型厚度分布和中弧線的折轉(zhuǎn)規(guī)律,控制沿局部弦長(zhǎng)的擴(kuò)壓速率,改善吸力面附面層的流動(dòng),并抑制附面層在吸力面可能出現(xiàn)的局部分離。本文還完成了動(dòng)葉片掠、傾和靜葉片彎、扭、掠各自由度之間的匹配設(shè)計(jì)。... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CW-1葉型

圖 1-2 CW-1 葉型 圖 1-3 預(yù)壓縮超聲速葉柵流動(dòng)圖1.2.2 彎扭葉片1989 年，Минюшкин[2]首次闡述了傾斜葉片的理念，即通過(guò)控制葉片的徑向生成線與輪轂和外殼表面斜交，從而控制徑向壓力梯度來(lái)改善徑向二次流。作為傾斜葉片的再次發(fā)展，1962 年和 1964 年首次由葉片彎扭聯(lián)合氣動(dòng)成型理論首次由王仲奇院士及其導(dǎo)師[3，4]提出。從考慮了葉片徑向力分量的完全徑向平衡方程中看出[5],葉片的周向彎曲最初是為了保證級(jí)內(nèi)沿葉高的等反力度分布。FmCrCrCrmmum 2222sincos1 P （1-1）式中，uC 表示周向分速度，mC 表軸向分速度，P 表壓力，r 為半徑， 表示軸

仲奇教授[7]提出了邊界層徑向遷移理論。他認(rèn)為，引因不是反力度沿著葉高的分布，靜壓在葉柵通道內(nèi)特分布才是損失產(chǎn)生的根源。數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)一步發(fā)通道內(nèi)，靜壓分布在葉根區(qū)域呈現(xiàn)出逆壓梯度，在葉服從 C 型靜壓分布。 C 型靜壓分布會(huì)端壁區(qū)的能量?jī)?nèi)主流區(qū)會(huì)吸引并帶走端壁附面層內(nèi)的低速流體。這核心內(nèi)容，見(jiàn)圖 1-4。多研究和試驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)了該理論。凌敬[8]等用數(shù)值角區(qū)分離改變吸力面靜壓分布，呈現(xiàn)“C”型壓力分布加厚，中弧線撓度變大，最厚處后移至吸力面最厚處增大將改變分離形式。楊彤[9]等采用非定常數(shù)值模擬對(duì)究，分析顯示，彎曲葉片設(shè)計(jì)可以有效抑制葉片表面

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高負(fù)荷軸流風(fēng)扇中彎曲動(dòng)葉的應(yīng)用研究[J]. 陳榴,胡磊,戴韌.  風(fēng)機(jī)技術(shù). 2017(03)
[2]不同來(lái)流附面層特性下端壁射流對(duì)彎曲葉柵內(nèi)流場(chǎng)的影響[J]. 李龍婷,宋彥萍,陳浮,劉華坪.  推進(jìn)技術(shù). 2017(06)
[3]葉片局部彎曲對(duì)跨音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子性能的影響[J]. 王建明,何朝鋒,馬陽(yáng).  沈陽(yáng)航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]高切線速度低壓比單級(jí)風(fēng)扇設(shè)計(jì)技術(shù)及試驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 黃磊,周拜豪,李清華,羅璇,朱朝藝.  燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究. 2016(06)
[5]高負(fù)荷風(fēng)扇末級(jí)靜葉氣動(dòng)特性試驗(yàn)研究[J]. 潘若癡,孫鵬,徐文峰,傅文廣.  熱能動(dòng)力工程. 2016(07)
[6]超聲速葉型中弧線優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 單玉姣,鄭寧.  推進(jìn)技術(shù). 2016(06)
[7]彎曲靜子葉片對(duì)葉尖射流擴(kuò)穩(wěn)效果的影響[J]. 王前,胡駿,李亮,屠寶鋒,李璧宇.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2015(12)
[8]基于混合平面法的跨聲速軸流壓氣機(jī)三維數(shù)值模擬研究[J]. 張健,唐志共,鄧有奇,周乃春.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
[9]吸力面負(fù)曲率的漸縮流道跨音速渦輪葉柵流場(chǎng)與性能研究[J]. 趙巍,劉寧,吳冰,趙慶軍,徐建中.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(09)
[10]壓氣機(jī)動(dòng)葉局部掠形對(duì)流場(chǎng)和性能的影響[J]. 鄭覃,盧少鵬,羌曉青,滕金芳.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(35)



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