基于風(fēng)蝕效應(yīng)的航空發(fā)動機風(fēng)扇轉(zhuǎn)子氣動特性分析與研究
發(fā)布時間：2021-07-21 01:37
在保證安全性的基礎(chǔ)上,不斷提高經(jīng)濟性是民用航空發(fā)動機產(chǎn)品競爭力的體現(xiàn)。航空發(fā)動機工作環(huán)境惡劣,長期服役過程中,其安全性受到挑戰(zhàn),加之發(fā)動機維修成本高、單次維修時間長,從而對其經(jīng)濟性產(chǎn)生負(fù)面影響。航空發(fā)動機在航線運行中,風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片前緣被來流侵蝕,造成葉片形狀發(fā)生改變,進而影響風(fēng)扇部件以及發(fā)動機整體氣動水平。針對前緣侵蝕現(xiàn)象和前緣維修現(xiàn)狀,本文主要開展以下兩個方面的工作:（1）建立風(fēng)扇轉(zhuǎn)子侵蝕葉片模型,對前緣侵蝕長度分別為0μm,120μm和250μm的侵蝕葉片進行數(shù)值計算,模擬葉片侵蝕后氣動特性,探究侵蝕葉片氣動性能衰退規(guī)律。結(jié)果顯示葉片前緣形狀退化為鈍頭是降低氣動性能的主要因素,粗糙前緣會進一步惡化葉片對氣體作功能力。在設(shè)計工況下,前緣Rz=250μm鈍頭葉片效率值相較于原始葉片下降1.29個百分點,總壓比由1.214下降為1.208;在近失速工況下,前緣Rz=250μm鈍頭葉片吸力面發(fā)生氣流分離與再附,近壁面極限流線發(fā)生徑向遷移。（2）根據(jù)發(fā)動機維修手冊,總結(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片前緣精細維修約束條件,對侵蝕葉片共10個葉型截面進行參數(shù)化建模,在保...
【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
028年全球民用航空發(fā)動機維修市場區(qū)域分布預(yù)測
中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12a)近堵塞工況b)設(shè)計工況c)近失速工況圖2-3流道總壓分布云圖在進行包含表面粗糙度葉片的數(shù)值模擬過程中，需要將真實表面粗糙度轉(zhuǎn)化為流場求解器可識別的參數(shù)，此次數(shù)值計算中使用到的各個符號變量說明如表2-2所示：表2-2符號簡寫與中文含義符號簡寫中文含義Rz最大粗糙高度Ra平均粗糙高度ks等效砂礫高度Rz代表粗糙表面的最大粗糙高度，即粗糙表面的峰點與谷點之間的距離，Ra代表平均粗糙高度，即對粗糙表面進行統(tǒng)計平均后得到的粗糙度。查閱表面粗糙度相關(guān)文獻
中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文13可知[48]，最大粗糙高度和平均粗糙高度具有如下關(guān)系式：Rz=4Ra，但在Fine/Turbo模塊中進行流場模擬時，需要將Ra轉(zhuǎn)化為求解器可識別的等效砂礫高度ks，Ra和ks具有如下關(guān)系式：ks=6.2Ra，進而可將最大粗糙高度轉(zhuǎn)化為等效砂礫高度，實現(xiàn)流場計算，具體數(shù)值模擬中的變量取值將在第三章詳細敘述。葉片參數(shù)化過程中，使用軟件包內(nèi)的AutoBlade模塊，葉片參數(shù)化建模過程即使用若干個參數(shù)代表葉片信息，取代傳統(tǒng)坐標(biāo)系下以各個三維坐標(biāo)作為葉片信息，用三維坐標(biāo)表示葉片的方法不易于通過改變某一個點的坐標(biāo)達到改變?nèi)~片整體的目的。采用參數(shù)化建模的意義在于將葉片信息簡單化，改變某些參數(shù)值即改變?nèi)~片整體。20%葉高前緣58%葉高前緣20%葉高整體58%葉高整體圖2-4參數(shù)化建模展示本文研究過程中首先將葉片實體文件編寫為AutoBlade內(nèi)可識別的包含三維信息的.geomturbo文件，將該文件導(dǎo)入AutoBlade模塊進行葉片參數(shù)化工作，得到的葉片截面參數(shù)化擬合情況如圖2-4所示，圖中黃色線代表鈍頭葉片三維離散數(shù)據(jù)，黑色線代表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]曲率連續(xù)的壓氣機葉片前緣設(shè)計方法[J]. 宋寅,顧春偉. 推進技術(shù). 2013(11)
[2]葉片前緣形狀對壓氣機氣動性能的影響[J]. 宋寅,顧春偉. 工程熱物理學(xué)報. 2013(06)
[3]風(fēng)扇/壓氣機氣動設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢——用于大型客機的大涵道比渦扇發(fā)動機[J]. 陳懋章,劉寶杰. 航空動力學(xué)報. 2008(06)
[4]壓氣機葉片的帶平臺圓弧形前緣[J]. 陸宏志,徐力平. 推進技術(shù). 2003(06)
[5]世界航空動力技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J]. 劉大響,程榮輝. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2002(05)
[6]航空發(fā)動機發(fā)展綜述[J]. 陳光. 航空制造技術(shù). 2000(06)
[7]壓氣機葉片前緣形狀的改進設(shè)計[J]. 陸宏志,徐力平,方韌. 航空動力學(xué)報. 2000(02)
[8]航空發(fā)動機發(fā)展簡述與思考[J]. 溫俊峰. 世界科技研究與發(fā)展. 1998(06)
本文編號：3294032
【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：62 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
028年全球民用航空發(fā)動機維修市場區(qū)域分布預(yù)測
中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文12a)近堵塞工況b)設(shè)計工況c)近失速工況圖2-3流道總壓分布云圖在進行包含表面粗糙度葉片的數(shù)值模擬過程中，需要將真實表面粗糙度轉(zhuǎn)化為流場求解器可識別的參數(shù)，此次數(shù)值計算中使用到的各個符號變量說明如表2-2所示：表2-2符號簡寫與中文含義符號簡寫中文含義Rz最大粗糙高度Ra平均粗糙高度ks等效砂礫高度Rz代表粗糙表面的最大粗糙高度，即粗糙表面的峰點與谷點之間的距離，Ra代表平均粗糙高度，即對粗糙表面進行統(tǒng)計平均后得到的粗糙度。查閱表面粗糙度相關(guān)文獻
中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文13可知[48]，最大粗糙高度和平均粗糙高度具有如下關(guān)系式：Rz=4Ra，但在Fine/Turbo模塊中進行流場模擬時，需要將Ra轉(zhuǎn)化為求解器可識別的等效砂礫高度ks，Ra和ks具有如下關(guān)系式：ks=6.2Ra，進而可將最大粗糙高度轉(zhuǎn)化為等效砂礫高度，實現(xiàn)流場計算，具體數(shù)值模擬中的變量取值將在第三章詳細敘述。葉片參數(shù)化過程中，使用軟件包內(nèi)的AutoBlade模塊，葉片參數(shù)化建模過程即使用若干個參數(shù)代表葉片信息，取代傳統(tǒng)坐標(biāo)系下以各個三維坐標(biāo)作為葉片信息，用三維坐標(biāo)表示葉片的方法不易于通過改變某一個點的坐標(biāo)達到改變?nèi)~片整體的目的。采用參數(shù)化建模的意義在于將葉片信息簡單化，改變某些參數(shù)值即改變?nèi)~片整體。20%葉高前緣58%葉高前緣20%葉高整體58%葉高整體圖2-4參數(shù)化建模展示本文研究過程中首先將葉片實體文件編寫為AutoBlade內(nèi)可識別的包含三維信息的.geomturbo文件，將該文件導(dǎo)入AutoBlade模塊進行葉片參數(shù)化工作，得到的葉片截面參數(shù)化擬合情況如圖2-4所示，圖中黃色線代表鈍頭葉片三維離散數(shù)據(jù)，黑色線代表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]曲率連續(xù)的壓氣機葉片前緣設(shè)計方法[J]. 宋寅,顧春偉. 推進技術(shù). 2013(11)
[2]葉片前緣形狀對壓氣機氣動性能的影響[J]. 宋寅,顧春偉. 工程熱物理學(xué)報. 2013(06)
[3]風(fēng)扇/壓氣機氣動設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢——用于大型客機的大涵道比渦扇發(fā)動機[J]. 陳懋章,劉寶杰. 航空動力學(xué)報. 2008(06)
[4]壓氣機葉片的帶平臺圓弧形前緣[J]. 陸宏志,徐力平. 推進技術(shù). 2003(06)
[5]世界航空動力技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展動向[J]. 劉大響,程榮輝. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2002(05)
[6]航空發(fā)動機發(fā)展綜述[J]. 陳光. 航空制造技術(shù). 2000(06)
[7]壓氣機葉片前緣形狀的改進設(shè)計[J]. 陸宏志,徐力平,方韌. 航空動力學(xué)報. 2000(02)
[8]航空發(fā)動機發(fā)展簡述與思考[J]. 溫俊峰. 世界科技研究與發(fā)展. 1998(06)
本文編號：3294032
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