發(fā)布時間：2021-05-09 18:30

　　反向旋轉(zhuǎn)渦輪盤腔內(nèi)的流動和換熱問題是包含多個復(fù)雜旋轉(zhuǎn)力作用的流動和換熱問題,具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景。本文采用數(shù)值模擬結(jié)合實驗研究的方法研究了反轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)的流動、換熱特性以及旋轉(zhuǎn)盤熱應(yīng)力。論文主要內(nèi)容有:設(shè)計搭建反轉(zhuǎn)盤腔壁面溫度無線測量實驗臺,并對旋轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)強度以及溫度無線采集模塊進行了校核;通過實驗測量了不同中心軸向進氣量下的反轉(zhuǎn)渦輪盤腔壁面溫度,并與數(shù)值計算結(jié)果相對比,驗證了計算方法的正確性;通過數(shù)值計算研究了反轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)在不同進氣量、轉(zhuǎn)速、出口間隙尺寸以及進氣位置等參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)流動結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)壁面換熱特性以及旋轉(zhuǎn)盤應(yīng)力,得到如下結(jié)論。隨著進氣量的增大,高半徑位逆時針渦胞強度增大且向低半徑位擴張,滯止點向內(nèi)移動;上、下游盤壁面換熱系數(shù)增大,上、下游盤壁面溫度降低,但上游盤變化量顯著。旋轉(zhuǎn)盤高應(yīng)力區(qū)域為軸與盤的連接位置以及盤緣區(qū)域,且等效應(yīng)力隨半徑增大先減小后增大。隨轉(zhuǎn)速增加,軸向中心面中心區(qū)域的逆時針渦胞加強且擴張,周向分布順時針渦胞被壓縮;滯止點向外圍屏移動,而上游盤的近壁面氣體徑向速度增大,壁面高半徑位溫度下降,低半徑位壁面溫度升高。高轉(zhuǎn)速時,壁面溫度隨轉(zhuǎn)速增大而減小。轉(zhuǎn)速改變... 

【文章來源】：中國民用航空飛行學(xué)院四川省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 旋轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動換熱特性研究現(xiàn)狀
    1.3 渦輪盤熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究背景、內(nèi)容及意義
        1.4.1 研究背景
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 研究意義
第2章 反轉(zhuǎn)盤腔壁面溫度無線測量實驗臺組裝及改進
    2.1 引言
    2.2 試驗臺結(jié)構(gòu)及組件
        2.2.1 旋轉(zhuǎn)盤及盤腔
        2.2.2 溫度測量系統(tǒng)
    2.3 齒輪箱與軸
        2.3.1 結(jié)構(gòu)簡述
        2.3.2 強度校核
    2.4 動力系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)
    2.5 試驗臺的不足與改進
        2.5.1 加熱電阻絲的安裝與絕緣
        2.5.2 外圍屏的絕熱改進
        2.5.3 進氣系統(tǒng)改進
        2.5.4 測溫探頭的固定
    2.6 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值計算方法
    3.1 引言
    3.2 流場計算
        3.2.1 幾何模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 湍流模型的選取
        3.2.5 算法介紹及選取
        3.2.6 近壁面處理
    3.3 耦合方式及熱應(yīng)力計算
        3.3.1 網(wǎng)格劃分
        3.3.2 熱應(yīng)力原理
        3.3.3 耦合方式介紹及選取
        3.3.4 熱應(yīng)力分析的實現(xiàn)
第4章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動計算結(jié)果分析
    4.1 引言
    4.2 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動基本力學(xué)參數(shù)
        4.2.1 旋轉(zhuǎn)離心力與哥氏力
        4.2.2 進氣慣性力
    4.3 邊界條件
        4.3.1 流動邊界條件
        4.3.2 換熱邊界條件
        4.3.3 流固耦合面換熱系數(shù)
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果驗證
        4.4.1 實驗數(shù)據(jù)收集及處理
        4.4.2 結(jié)果驗證
    4.5 流動結(jié)構(gòu)影響因素分析
        4.5.1 流動結(jié)構(gòu)概述
        4.5.2 冷卻氣體入口流量對流動結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.3 轉(zhuǎn)速對流動結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.4 冷卻氣體出口尺寸對流動結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.5 進氣位置對流動結(jié)構(gòu)的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)換熱計算結(jié)果分析
    5.1 引言
    5.2 冷卻氣體入口流量對換熱特性的影響
    5.3 冷卻氣體出口間隙尺寸對換熱特性的影響
    5.4 轉(zhuǎn)速對換熱特性的影響
    5.5 進氣位置對換熱特性的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力計算結(jié)果分析
    6.1 引言
    6.2 載荷、約束設(shè)定
    6.3 流固耦合方程
    6.4 熱應(yīng)力模擬結(jié)果分析
        6.4.1 不加載離心力情況下熱應(yīng)力分析
        6.4.2 進氣量對等效應(yīng)力的影響
        6.4.3 轉(zhuǎn)速對等效應(yīng)力的影響
        6.4.4 熱應(yīng)力、氣動應(yīng)力、離心應(yīng)力的耦合及對比
        6.4.5 進氣位置對熱應(yīng)力的影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    文章結(jié)論
    展望
參考文獻
攻讀碩士期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]某型發(fā)動機渦輪盤溫度及應(yīng)力計算分析[J]. 李釗,鄒武.  機械工程與自動化. 2014(03)
[2]大型旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子離心應(yīng)力有限元分析[J]. 徐欣.  裝備機械. 2014(01)
[3]反向旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)部流動特性[J]. 陳淑仙,張靖周,譚曉茗,左渝鈺.  航空動力學(xué)報. 2013(01)
[4]通用的經(jīng)濟可承受的先進渦輪發(fā)動機研究計劃的主要特點[J]. 梁春華.  航空發(fā)動機. 2011(05)
[5]軸向通流旋轉(zhuǎn)盤腔中流動與傳熱數(shù)值研究[J]. 譚勤學(xué),任靜,蔣洪德.  工程熱物理學(xué)報. 2009(07)
[6]反旋進氣盤腔內(nèi)流動與換熱的數(shù)值模擬[J]. 黃愛霞,王鎖芳.  航空動力學(xué)報. 2008(09)
[7]某渦輪盤應(yīng)力計算及優(yōu)化設(shè)計分析[J]. 楊喜關(guān),羅貴火.  現(xiàn)代機械. 2008(04)
[8]旋轉(zhuǎn)盤應(yīng)力水平與溫度分布的關(guān)聯(lián)分析[J]. 付德斌,丁水汀,陶智,杜發(fā)榮,徐國強,吳宏偉.  航空動力學(xué)報. 2008(04)
[9]預(yù)旋進氣位置對轉(zhuǎn)靜盤腔換熱影響的數(shù)值研究[J]. 王鎖芳,朱強華,張羽,欒海峰,黃愛霞.  航空動力學(xué)報. 2007(08)
[10]1+1/2對轉(zhuǎn)渦輪的氣動設(shè)計與分析[J]. 盧蕊,喬渭陽.  機械設(shè)計與制造. 2006(08)

碩士論文
[1]反預(yù)旋進氣旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)的流場實驗與計算研究[D]. 武亞勇.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3177805