采用高負(fù)荷擴壓葉片是目前實現(xiàn)提高航空發(fā)動機推重比的有效途徑,然而由于高負(fù)荷擴壓葉片折轉(zhuǎn)角大的特點,氣流在葉柵流道內(nèi)強逆壓梯度的作用下極易形成附面層的分離,進而導(dǎo)致角區(qū)失速現(xiàn)象的發(fā)生,嚴(yán)重影響了壓氣機性能的提升。因此探究合理的流動控制方法便顯得至關(guān)重要,目前,作為主動流動控制方法之一的附面層抽吸已被證明能夠有效地推遲流動分離,減小氣動損失。在上述前提下,深入開展對附面層抽吸控制葉柵流場內(nèi)部分離流的作用機制,探究作用機理,是進一步提高壓氣機性能的關(guān)鍵。本文以高負(fù)荷擴壓葉柵NACA65-010為研究對象,采用數(shù)值模擬和實驗研究兩種手段探究了附面層抽吸對該葉柵氣動性能的作用規(guī)律,并對不同的抽吸方案分別繪制了旋渦結(jié)構(gòu)圖。首先采用通過了實驗校核的CFD方法進行了設(shè)計沖角下原型葉柵的數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)在原型葉柵中主要存在通道渦、集中脫落渦、壁角渦、尾緣脫落渦等渦系結(jié)構(gòu),其中通道渦與集中脫落渦的摻混是角區(qū)高損區(qū)的直接來源。采用非對稱附面層抽吸后,可以明顯地降低抽吸側(cè)的氣動損失,但在非對稱抽吸作用下,增大了流道內(nèi)展向壓力梯度,因此在非抽吸側(cè)出現(xiàn)了分離提前,損失增大的現(xiàn)象。吸力面抽吸方案主要吸除的是型面附面層... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Wisler的爪氣機旋禍模型[1O[Fig.l-2Yortezmodel嶺Wialer[[0}

?負(fù)荷擴壓葉柵的實驗中發(fā)現(xiàn)在葉片吸力面中部存在一個典型的閉式分離泡，而在??葉片根部及角區(qū)并未觀測到角區(qū)分離泡（如圖１．４）。他認(rèn)為造成該現(xiàn)象產(chǎn)生的原??因有兩個：一是在平面葉柵中不存在展向的壓力梯度。二是在端壁角區(qū)區(qū)域的橫??向氣流具有的動能完全能夠克服角區(qū)的橫向壓力梯度，因此在角區(qū)低能流體團無??法大量堆積并形成流動分離。張華良［１７］博士通過數(shù)值模擬外加拓?fù)浞治龅姆椒ɡL??制了不同沖角下的壓氣機旋渦結(jié)構(gòu)模型，并在此基礎(chǔ)上提出了普適性的壓氣機旋??渦模型（如圖１．５）。??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?Ｔｉｐ?Ｕｎｓｔｅａｃｔｙ??ｂ—ａｔｙｌ—?＊??＇?＾Ｃｓｅｃｏｎｄａｉｙｆｌｏｗ?職??ｓｔａｌｌ?ｉｎ?ｃｏｍｅｒ?，、－?＼?閣?１－２?Ｗｉｓｌｅｒ的壓氣機聢渦校型［１０］??ｈｏｒｓｅ?ｓｈｏｅ?ｖｏｒｔｅｘ?＾?ｏｒｔｅｘ?

圖１．５張華良的壓氣機旋渦模型［１７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｂｙ?Ｚｈａｎｇ?Ｈｕａｌｉａｎｇ［１７］??１．３擴壓葉柵內(nèi)內(nèi)角區(qū)分離研究現(xiàn)狀??在壓氣機的內(nèi)部流動中，氣流的剪切過程是氣體動力相互作用的主要形式，??剪切過程導(dǎo)致的旋渦運動在流動流動中占據(jù)重要地位，也是導(dǎo)致葉柵內(nèi)復(fù)雜二次??流動的主要原因［１８］。壓氣機內(nèi)復(fù)雜的二次流動會導(dǎo)致葉柵流道內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的附面??層分離，堵塞流道進而產(chǎn)生葉柵失速或造成壓氣機喘振現(xiàn)象的發(fā)生，造成災(zāi)難性??的事故。??壓氣機內(nèi)部角區(qū)分離引發(fā)的角區(qū)失速會大幅降低壓氣機的穩(wěn)定裕度，同時也??是制約壓氣機效率提升的關(guān)鍵因素之一。季路成［１９］等人指出在葉型表面與端壁附??面層交匯會形成四個角區(qū)，由于吸力面附面層要比壓力面附面層更厚因此會顯得??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]失速先兆抑制型機匣處理研究進展[J]. 孫曉峰,孫大坤.  航空學(xué)報. 2015(08)
[2]等離子體流動控制研究進展與展望[J]. 吳云,李應(yīng)紅.  航空學(xué)報. 2015(02)
[3]軸流壓氣機葉頂噴氣擴穩(wěn)機理試驗研究[J]. 李繼超,劉樂,童志庭,林峰,聶超群.  機械工程學(xué)報. 2014(22)
[4]高亞聲速吸附式葉柵氣動特性實驗研究[J]. 史磊,劉波,曹志遠(yuǎn),李俊,陸曉峰.  推進技術(shù). 2014(05)
[5]吸附式低反動度軸流壓氣機氣動設(shè)計原理[J]. 王松濤,胡應(yīng)交,王仲奇.  航空動力學(xué)報. 2014(02)
[6]附面層吸除對帶間隙的高負(fù)荷壓氣機葉柵流動特性影響的實驗研究[J]. 孫士珺,陳紹文,韓東,徐皓,王松濤.  工程熱物理學(xué)報. 2013(09)
[7]級環(huán)境下附面層抽吸對對轉(zhuǎn)壓氣機性能的影響[J]. 劉波,曹志遠(yuǎn),魏巍,史磊.  航空動力學(xué)報. 2013(04)
[8]高負(fù)荷吸附式風(fēng)扇氣動性能數(shù)值模擬[J]. 周錚,王掩剛.  燃?xì)鉁u輪試驗與研究. 2012(04)
[9]附面層抽吸對高負(fù)荷跨音風(fēng)扇轉(zhuǎn)子性能的影響[J]. 黃建,劉波,趙鵬程,曹志遠(yuǎn).  航空工程進展. 2012(03)
[10]葉表和端壁抽吸對跨音速壓氣機穩(wěn)定性影響對比分析[J]. 王掩剛,牛楠,任思源,國睿.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2012(02)

博士論文
[1]葉尖小翼控制壓氣機葉頂間隙流動的研究[D]. 韓少冰.大連海事大學(xué) 2013
[2]采用縫隙射流技術(shù)的彎曲擴壓葉柵氣動性能研究[D]. 陳煥龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[3]采用葉片彎/掠及附面層抽吸控制擴壓葉柵內(nèi)渦結(jié)構(gòu)的研究[D]. 張華良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]吸附式葉柵取代串列葉柵的數(shù)值分析[D]. 羅建楓.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2008
[2]跨聲速吸氣式軸流壓氣機設(shè)計及數(shù)值模擬研究[D]. 葛正威.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2007
[3]吸附式壓氣機葉柵的實驗研究和分析[D]. 牛玉川.中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2007



本文編號：3480198