本文關(guān)鍵詞：大型渦扇發(fā)動機低壓渦輪的氣動設(shè)計及相關(guān)問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型渦扇發(fā)動機做為客機和大型運輸機的主要動力，在航空發(fā)動機領(lǐng)域占據(jù)著重要的低位，隨著科技的發(fā)展，，對大型渦扇發(fā)動機的性能以及技術(shù)要求越來越高，低壓渦輪作為大渦扇發(fā)動機的動力來源之一，為風(fēng)扇和低壓壓氣機提供必要的動力，并且低壓渦輪的重量占整個航空發(fā)動機的三分之一，多級高負荷低壓渦輪的在氣動設(shè)計方面為該問題提供了一個研究方向，并且已經(jīng)在實際的航空發(fā)動機中得以應(yīng)用，效果明顯。本文的工作主要就是針對大型渦扇發(fā)動機的多及低壓渦輪進行氣動優(yōu)化設(shè)計改進并對低壓渦輪中的一些問題進行研究分析。 本文首先對原型的五級低壓渦輪的氣動設(shè)計特點從一維、準(zhǔn)三維S2和全三維CFD的三個層面進行計算分析，對原型的低壓渦輪的總體性能參數(shù)，參數(shù)的選擇，三維流場以及該低壓渦輪的氣動設(shè)計特點有了一定的認(rèn)識。對美國高效節(jié)能發(fā)動機計劃的E3低壓渦輪進行三維還原計算，對該低壓渦輪的氣動設(shè)計參數(shù)予以比較分析。 其次本文以原型計算為基礎(chǔ)和依據(jù)，對該低壓渦輪的葉型進行了氣動優(yōu)化分析，鑒于有限的時間，氣動計算的求解器選擇工程上已經(jīng)獲得檢驗的準(zhǔn)三維S2程序和擬子午型線回轉(zhuǎn)變厚度S1薄片程序，葉片的造型方式采用兩種方式，一種是渦輪設(shè)計中比較常用的Pritchard11參數(shù)法，另外一種商業(yè)軟件NUMECA程序包中的AutoBlade。氣動優(yōu)化的結(jié)果最終會采用三維CFD計算校核。 最終本文針對低壓渦輪氣動設(shè)計中的一些問題進行了單獨的研究，其中包括低壓渦輪第一級導(dǎo)葉在較大擴張角流道采用彎葉片技術(shù)的研究，第一級導(dǎo)葉低折轉(zhuǎn)設(shè)計，以及通過正交試驗設(shè)計對低壓渦輪端壁冷氣噴射的影響的研究。通過對這幾個問題的研究，來尋求低壓渦輪氣動性能提升到方法。
【關(guān)鍵詞】：低壓渦輪 高負荷 氣動設(shè)計 優(yōu)化 彎葉片 小彎度葉片 正交試驗設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：V235.13
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-11
• 第1章 緒論11-34
• 1.1 課題來源11
• 1.2 研究背景與意義11-12
• 1.3 典型大型渦扇發(fā)動機的發(fā)展?fàn)顩r12-17
• 1.3.1 國外典型大型渦扇發(fā)動機簡介12-16
• 1.3.2 國內(nèi)典型大型渦扇發(fā)動機簡介16-17
• 1.4 大渦扇發(fā)動機低壓渦輪設(shè)計特點與難點17-32
• 1.4.1 低壓渦輪級數(shù)多18-19
• 1.4.2 過渡段以及流道擴張19-23
• 1.4.3 葉型折轉(zhuǎn)角大、負荷高23-26
• 1.4.4 效率高26-27
• 1.4.5 雷諾數(shù)低27-28
• 1.4.6 非定常性、claming 效應(yīng)28-30
• 1.4.7 間隙控制復(fù)雜30-31
• 1.4.8 噪聲低31
• 1.4.9 可靠性高、壽命高、成本低、工藝高、維護性良好31-32
• 1.5 本文任務(wù)32-34
• 第2章 原型低壓渦輪的氣動設(shè)計分析34-59
• 2.1 引言34
• 2.2 原型渦輪的設(shè)計點和幾何參數(shù)34-36
• 2.2.1 原型低壓渦輪的設(shè)計點34-35
• 2.2.2 原型低壓渦輪的幾何參數(shù)35-36
• 2.3 一維分析36-38
• 2.3.1 一維程序簡介36
• 2.3.2 一維計算與分析36-38
• 2.4 準(zhǔn)三維 S2 計算與分析38-44
• 2.4.1 準(zhǔn)三維程序簡介38
• 2.4.2 S2 計算結(jié)果的性能分析38-39
• 2.4.3 S2 計算級參數(shù)分析39
• 2.4.4 S2 計算參數(shù)沿葉高分布39-44
• 2.5 全三維 CFD 計算與分析44-52
• 2.5.1 數(shù)值模擬方法44-45
• 2.5.2 總體氣動性能分析45-46
• 2.5.3 級參數(shù)分析46-47
• 2.5.4 列參數(shù)分析47-51
• 2.5.5 流場分析51-52
• 2.6 GE 公司 E3 低壓渦輪核算分析52-54
• 2.6.1 E3 低壓渦輪三維核算53
• 2.6.2 E3 低壓渦輪的設(shè)計特點分析53-54
• 2.7 分層面對比分析原型渦輪的設(shè)計特點54-58
• 2.7.1 總性能參數(shù)三個層面對比54-55
• 2.7.2 級參數(shù)三個層面對比55-58
• 2.7.3 列參數(shù)三個層面對比58
• 2.8 本章小結(jié)58-59
• 第3章 原型低壓渦輪優(yōu)化及改進工作59-79
• 3.1 引言59
• 3.2 一維優(yōu)化59-64
• 3.2.1 優(yōu)化變量及目標(biāo)59-60
• 3.2.2 優(yōu)化算法60
• 3.2.3 優(yōu)化結(jié)果及分析60-64
• 3.3 擬子午型線回轉(zhuǎn)變厚度 S1 薄片優(yōu)化64-69
• 3.3.1 平臺介紹64-65
• 3.3.2 優(yōu)化變量及優(yōu)化目標(biāo)65-66
• 3.3.3 優(yōu)化算法66
• 3.3.4 優(yōu)化結(jié)果分析66-69
• 3.4 準(zhǔn)三維 S2 正問題優(yōu)化設(shè)計69-76
• 3.4.1 基于 Pritchard 參數(shù)化葉型優(yōu)化69-72
• 3.4.2 基于 AutoBlade 造型優(yōu)化72-76
• 3.5 優(yōu)化比較以及方案定型76-78
• 3.6 本章小結(jié)78-79
• 第4章 低壓渦輪一導(dǎo)與子午型線結(jié)合彎葉片研究79-90
• 4.1 引言79
• 4.2 與子午型線結(jié)合彎葉片設(shè)計79-81
• 4.2.1 與子午型線結(jié)合彎葉片思路79-80
• 4.2.2 彎葉片積疊線與葉片參數(shù)化80-81
• 4.3 低壓渦輪導(dǎo)葉彎葉片研究策略81-83
• 4.3.1 彎葉片樣本空間給定81-82
• 4.3.2 彎葉片計算域的選擇82
• 4.3.3 彎葉片批量計算平臺82-83
• 4.4 低壓渦輪導(dǎo)葉彎葉片應(yīng)用的影響分析83-89
• 4.4.1 根部彎葉片技術(shù)的分析研究84-87
• 4.4.2 頂部彎葉片技術(shù)的分析研究87-89
• 4.5 本章小結(jié)89-90
• 第5章 低壓渦輪低折轉(zhuǎn)導(dǎo)葉初步改進研究90-96
• 5.1 引言90
• 5.2 低折轉(zhuǎn)的設(shè)計思想90
• 5.3 低折轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的初步設(shè)計90-92
• 5.3.1 葉型設(shè)計91-92
• 5.3.2 準(zhǔn)三維 S2 正問題初步驗算92
• 5.4 三維校核與分析92-94
• 5.4.1 總體性能92-93
• 5.4.2 級參數(shù)與原型的比較93
• 5.4.3 第一級流場分析93-94
• 5.5 本章小結(jié)94-96
• 第6章 低壓渦輪端壁冷氣對總體氣動影響的數(shù)值研究96-110
• 6.1 引言96
• 6.2 試驗設(shè)計簡介96-97
• 6.3 冷氣幾何參數(shù)以及試驗計劃97-100
• 6.3.1 低壓渦輪端壁冷氣噴射計算的處理97-99
• 6.3.2 正交試驗設(shè)計計劃99-100
• 6.4 冷卻對渦輪氣動影響的總體分析100-109
• 6.4.1 冷氣對該低壓渦輪氣動性能的影響100-104
• 6.4.2 端壁冷卻典型算例三維 CFD 計算結(jié)果分析104-109
• 6.5 本章小結(jié)109-110
• 結(jié)論110-112
• 參考文獻112-117
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果117-119
• 致謝119-120
• 個人簡歷120

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