傳統(tǒng)的渦輪設(shè)計(jì)方法已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,但是其有一個(gè)重要假設(shè),即靜葉和動葉是在相對穩(wěn)定環(huán)境下工作。在超跨音以及偏離設(shè)計(jì)工況條件下,采用定常條件作出的設(shè)計(jì)方法將產(chǎn)生很大的偏差。超跨音渦輪中激波及其伴生現(xiàn)象對流場產(chǎn)生了不利影響,成為掣肘渦輪性能提升的關(guān)鍵因素。因此渦輪級內(nèi)的非定常流動及激波問題是現(xiàn)在國內(nèi)外學(xué)者的重要研究領(lǐng)域。本文為深入研究超跨音渦輪中的非定常流動及激波問題,以理論分析和數(shù)值模擬為主要手段,開展了如下工作:以奧地利格拉茨工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的TTM超跨音渦輪為研究對象,利用專業(yè)的葉輪機(jī)械數(shù)值模擬軟件NUMECA對其進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,揭示了渦輪中的基本激波結(jié)構(gòu)及損失機(jī)理,研究了激波與尾跡的相互干涉作用。在五種工況條件下,利用伴隨方法對TTM超跨音渦輪進(jìn)行優(yōu)化,分析了優(yōu)化前后的葉型、整體性能變化,以及渦輪級的流場變化。伴隨方法可以弱化激波,并改善渦輪級的流場性能,提出了在近設(shè)計(jì)工況點(diǎn)優(yōu)化超跨音渦輪可以得到較好結(jié)果的觀點(diǎn)。以某超跨音渦輪中展截面作為研究對象,設(shè)計(jì)三種軸向間距,利用Fluent對其進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,對比了三種軸向間距下定常與非定常結(jié)果的差異,分析了軸向間距對渦輪壓力分布、激波...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 航空燃?xì)廨啓C(jī)渦輪部件發(fā)展歷程
    1.3 航空燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及分析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 超/跨音渦輪級激波現(xiàn)象數(shù)值模擬
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值方法
        2.2.1 NUMECA軟件簡介
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 控制方程的離散方法
        2.2.4 非定常計(jì)算方法
        2.2.5 湍流模型
    2.3 計(jì)算域網(wǎng)格的劃分
        2.3.1 近壁面網(wǎng)格尺度的確定
        2.3.2 網(wǎng)格拓樸結(jié)構(gòu)
        2.3.3 網(wǎng)格質(zhì)量檢查
        2.3.4 交接面處理方法
    2.4 超跨音渦輪物理模型簡述
    2.5 計(jì)算結(jié)果及分析
        2.5.1 定常/非定常研究結(jié)果對比
        2.5.2 非定常研究結(jié)果
    2.6 本章小結(jié)
第三章 弱化激波渦輪葉片
    3.1 引言
        3.1.1 目標(biāo)函數(shù)
        3.1.2 流動方程及其邊界條件
        3.1.3 伴隨方程及其邊界條件、敏感性關(guān)系
        3.1.4 氣動優(yōu)化一體化
    3.2 設(shè)計(jì)應(yīng)用
    3.3 本章小結(jié)
第四章 軸向間距對渦輪激波結(jié)構(gòu)及性能研究
    4.1 引言
    4.2 數(shù)值計(jì)算方法
        4.2.1 計(jì)算模型
        4.2.2 計(jì)算方法
        4.2.3 控制方程
        4.2.4 邊界條件
    4.3 高背壓工況計(jì)算結(jié)果
        4.3.1 定常模擬結(jié)果
        4.3.2 非定常模擬結(jié)果
    4.4 低背壓工況計(jì)算結(jié)果
        4.4.1 定常模擬結(jié)果
        4.4.2 非定常模擬結(jié)果
    4.5 結(jié)論
第五章 多級葉輪機(jī)網(wǎng)格快速生成程序BitMesh開發(fā)
    5.1 引言
    5.2 基本原理與方法
        5.2.1 基本框架介紹
        5.2.2 BitMesh生成網(wǎng)格的基本過程
        5.2.3 網(wǎng)格生成部分原理介紹
    5.3 程序功能
        5.3.1 葉片根部倒圓功能
        5.3.2 單通道多排葉片網(wǎng)格功能
        5.3.3 單排多葉片網(wǎng)格功能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝



本文編號：3853928