隨著航空工業(yè)的發(fā)展,飛機(jī)的航路航線也逐步擴(kuò)展,在不同地區(qū)運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)攝入不同種類的顆粒,并形成一定的沉積結(jié)果。粒子的特性參數(shù)一直是影響沉積累計(jì)結(jié)果的重要因素,變化的粒徑和顆�；瘜W(xué)組成將對應(yīng)差異性的顆粒運(yùn)動(dòng)狀況和顆粒屬性參數(shù),從而造成不同的沉積形貌,對應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的損傷程度和使用壽命。探明各粒子特性參數(shù)對沉積結(jié)果的影響是研究顆粒物沉積問題方面的一個(gè)重要內(nèi)容。為了得出各粒子特性參數(shù)對渦輪葉片表面顆粒物沉積的影響規(guī)律,全文以沉積顆粒參數(shù)整理,顆粒沉積運(yùn)動(dòng)分析,石蠟顆粒沉積對照實(shí)驗(yàn),采用用戶自定義功能的數(shù)值模擬為手段研究了顆粒的粒徑分布,顆粒的化學(xué)組成,顆粒的密度等參數(shù)對沉積的影響程度,展示渦輪導(dǎo)向葉片表面的顆粒沉積覆蓋和增長情況,為將來分析不同環(huán)境下外部顆粒的攝入對航空發(fā)動(dòng)機(jī)換發(fā)和維護(hù)的影響提供理論基礎(chǔ)。對沉積顆粒的參數(shù)整理分析中,統(tǒng)計(jì)了近40年來顆粒沉積研究中所采用的沉積顆粒的基本特性,得出了大部分導(dǎo)致沉積的顆粒具有高密度（通常在1500kg/m³之上）,小粒徑（0-20微米）,硅鋁氧化物含量較高的特點(diǎn)�；陬w粒沉積運(yùn)動(dòng)周期概念,從粒子輸運(yùn),撞擊,粘附,剝離的四個(gè)過... 

【文章來源】：中國民航大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

世界民用飛行網(wǎng)絡(luò)及污染物覆蓋區(qū)域變化圖

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文3PM2.5濃度相對較高。這種顆粒物濃度和組成等特性的不同造成的直接后果就是：同種型號的發(fā)動(dòng)機(jī)在不同地區(qū)運(yùn)行，沉積的積累速度和沉積量會(huì)有所不同。熱端部件的性能和壽命，檢查和維修的間隔也會(huì)受到一定的影響。高的顆粒物濃度可能會(huì)極大程度的縮短葉片的維修間隔，增加維修成本。這種因國內(nèi)特殊的高濃度顆粒物狀況造成的差異值得關(guān)注。圖1-22001-2006年P(guān)M2.5的全球衛(wèi)星衍生圖[8]除了濃度上的差異造成的沉積速率的不同，顆粒的粒徑大小也將通過影響顆粒的輸運(yùn)過程，改變顆粒與沉積表面的作用形式，如粒子的撞擊位置，角度等。將顆粒輸送到渦輪葉片的過程中，粒子將承受慣性沖擊，湍流擴(kuò)散，布朗擴(kuò)散和熱泳等機(jī)制的影響，改變其運(yùn)動(dòng)的模式。主要輸送模式由顆粒尺寸范圍決定，因而存在差別。因粒徑造成的影響，需要進(jìn)行深入的理論分析。顆粒溫度決定了顆粒的物理狀態(tài)（例如固體，熔融或液態(tài)）。而物理狀態(tài)反過來又將影響顆粒是否從表面反彈或傾向于沉積。不同狀態(tài)的顆粒與壁面撞擊時(shí)作用的物理機(jī)制有較大的差異。固體顆粒更多是發(fā)生彈性和塑性變形，以及動(dòng)能和顆粒應(yīng)變能之間相互轉(zhuǎn)換，入射顆粒和反彈顆粒的速度因能量的損失可能存在較大差異；熔融態(tài)或液態(tài)的顆粒因?yàn)榱鲃?dòng)的特性，更容易堵塞氣膜孔或者腐蝕熱障涂層，造成的損傷也十分嚴(yán)重。綜上所述，運(yùn)行區(qū)域的擴(kuò)展和高濃度空氣污染物的現(xiàn)狀，使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)越來越多暴露在可見的空氣和地面顆粒濃度都很高的地區(qū)。地區(qū)因素造成的顆粒攝入條件的差異，對發(fā)動(dòng)機(jī)造成的沉積損傷程度也有所不同，流道及部件表面粗糙度的改變也對發(fā)動(dòng)機(jī)影響甚大。因而有必要探索不同粒子特性對顆粒物沉積的影響，尤其是對沉積損傷最

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1-3加速沉積設(shè)備圖與鍋爐中的顆粒沉積機(jī)制不同，航空發(fā)動(dòng)機(jī)由于其內(nèi)部的高速氣體流動(dòng)，顆粒沉積主要通過慣性沖擊發(fā)生，而熱泳、冷凝這些通常被忽略或者不存在。更多的數(shù)值模型關(guān)注的重點(diǎn)是顆粒與壁面的相互作用模型。Brach和Dunn[25]開發(fā)了臨界速度模型，模型是一種低速微球體的沖擊粘附模型，可以判斷顆粒的回彈和粘附。該模型使用經(jīng)典沖擊理論來描述粒子撞擊的方法和反彈階段的運(yùn)動(dòng)情況，使用赫茲接觸力學(xué)（不包括粘附效應(yīng)）來描述撞擊時(shí)的粒子變形，利用Johnson等人[26]提出的粘附模型描述了在反彈過程中克服的粘合力。該模型的重點(diǎn)是計(jì)算臨界法向速度，利用臨界速度和撞擊情況判斷粘附概率。同時(shí)，該模型已由El-batsh和Haselbacher[27]改進(jìn)，可用于量化顆粒剪切去除，并能適應(yīng)渦輪系統(tǒng)的高速?zèng)_擊的條件。在他們的研究中，粒子沉積模型還被用調(diào)查煤灰顆粒沉積對渦輪葉片性能的影響。結(jié)果顯示：最大沉積發(fā)生在葉片壓力面上，而且隨著操作時(shí)間的增加，沉積最厚的位置向滯止點(diǎn)移動(dòng)；對存在沉積的葉片表面的速度進(jìn)行研究，可以發(fā)現(xiàn)壓力面的流動(dòng)速度并不平穩(wěn)，預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)減速流動(dòng)的區(qū)域，可能會(huì)發(fā)生流動(dòng)分離，輪廓損失因此增加；隨著沉積的增厚，葉片損失會(huì)逐漸增加。Sreedharan和Tafti等人[28]從顆粒的粘度-溫度關(guān)系方向考慮，發(fā)展了臨界粘度模型，基于顆粒的化學(xué)組成和溫度定義了粘附概率。粘度本身是依賴于溫度的。臨界粘度對應(yīng)的顆粒軟化溫度則取決于顆粒的化學(xué)組成。為了驗(yàn)證該模型，在傾斜45度的平板上對撞擊的灰燼射流進(jìn)行灰沉積的數(shù)值模擬。并將獲得的飛灰沉積結(jié)果與之前Crosby等人

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片表面污染物沉積模型研究[D]. 裴鈺.中國民航大學(xué) 2016



本文編號：3357393