氣動設(shè)計(jì)作為軸流渦輪葉片設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容,直接關(guān)系到渦輪的效率、功率乃至運(yùn)行的可靠性。隨著軸流渦輪向著高效率、大功率以及經(jīng)濟(jì)緊湊的方向發(fā)展,對其氣動性能也提出了更高的要求。近年來,基于CFD定常數(shù)值計(jì)算的葉片氣動優(yōu)化技術(shù)得到了廣泛發(fā)展,但軸流渦輪內(nèi)部流動本質(zhì)上是非定常的,因此有必要開展基于非定常計(jì)算的軸流渦輪葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對渦輪級非定常氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算成本過高的問題,本文提出了一種適用于單排葉片非定常計(jì)算的“時(shí)間相關(guān)邊界條件”方法,并通過LISA 1.5級渦輪驗(yàn)證了該方法的可行性,其主要思想為:通過在單排葉片進(jìn)出口邊界處施加隨時(shí)間變化的非定常流場參數(shù)來模擬單排葉片上下游的非定常效應(yīng),從而合理地對單排葉片進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。本文首先對LISA 1.5級渦輪進(jìn)行了非定常數(shù)值計(jì)算,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)非定常數(shù)值計(jì)算能夠準(zhǔn)確地模擬出渦輪內(nèi)部真實(shí)的流動情況。隨著上游葉片排尾跡向下游葉片排擴(kuò)散,并與主流摻混,加上動靜葉片排相對運(yùn)動的影響,使得各葉片排沿軸向的非定常現(xiàn)象逐漸增強(qiáng)。隨后開發(fā)了葉片積疊線參數(shù)化程序,并將其與單排葉片三維非定常數(shù)值計(jì)算進(jìn)行集成,采用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和多目標(biāo)遺... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 渦輪內(nèi)部非定常流動現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.2.2 葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 數(shù)值計(jì)算方法及優(yōu)化平臺集成
    2.1 ANSYS-CFX軟件簡介
    2.2 CFD數(shù)值計(jì)算方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 網(wǎng)格劃分
        2.2.4 交界面處理方式
        2.2.5 非定常數(shù)值計(jì)算方法
    2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺集成
        2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.2 優(yōu)化方法
        2.3.3 優(yōu)化平臺搭建
    2.4 本章小結(jié)
3 LISA 1.5級渦輪非定�，F(xiàn)象研究
    3.1 葉型簡介
    3.2 數(shù)值計(jì)算
    3.3 計(jì)算結(jié)果分析
        3.3.1 總體氣動性能分析
        3.3.2 葉排與尾跡的干涉
        3.3.3 各葉排非定常特性分析
    3.4 本章小結(jié)
4 “時(shí)間相關(guān)邊界條件”方法論述及驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 “時(shí)間相關(guān)邊界條件”方法簡介
    4.3 “時(shí)間相關(guān)邊界條件”方法驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
5 基于非定常計(jì)算的單排靜葉周向積疊線氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 優(yōu)化算例
    5.3 優(yōu)化結(jié)果分析
        5.3.1 優(yōu)化葉片單排非定常氣動性能分析
        5.3.2 優(yōu)化葉片在1.5級環(huán)境中氣動性能分析
        5.3.3 優(yōu)化前后1.5級渦輪特性曲線分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[6]燃?xì)鉁u輪葉柵的周向積疊規(guī)律優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 趙洪雷,佟勇.  燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究. 2009(01)
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博士論文
[1]航空軸流渦輪的多級氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)及氣動性能研究[D]. 趙洪雷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[2]彎曲葉片控制擴(kuò)壓葉柵二次流動的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 鐘兢軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 1996

碩士論文
[1]徑流葉輪機(jī)械參數(shù)化造型方法研究[D]. 王繼磊.大連理工大學(xué) 2018
[2]軸流壓氣機(jī)單通道內(nèi)流數(shù)值模擬方法研究[D]. 王子維.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2016
[3]高性能渦輪葉柵非定常流動性能分析[D]. 李松.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[4]基于多目標(biāo)遺傳算法的軸流壓氣機(jī)氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D]. 丁偉.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3154855