高負(fù)荷壓氣機的設(shè)計與研制是提高壓氣機壓比、減輕壓氣機部件重量、提高軍/民用航空發(fā)動機性能的主要途徑之一。然而葉片負(fù)荷的提高勢必會導(dǎo)致更大的逆壓梯度和葉頂頂部壓差,進而增強泄漏流、加劇流動分離損失,極大地限制了壓氣機穩(wěn)定裕度和效率的提升。位于轉(zhuǎn)子葉片頂部的處理機匣能夠有效拓寬突尖型失速壓氣機的穩(wěn)定裕度,但其對壓氣機效率的影響在很大程度上取決于葉頂間隙尺寸。針對壓氣機在啟動、穩(wěn)定運行、減速停車和變工況過程中面臨的葉頂間隙尺寸變化這一實際問題,有必要研究不同葉頂間隙尺寸下,壓氣機的失穩(wěn)特征和葉頂間隙流動與處理機匣的非定常作用機理,進而明晰處理機匣在不同間隙尺寸條件下的擴穩(wěn)機理和特性。本文以一臺高負(fù)荷斜流壓氣機為主要研究對象,采用數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合的方法,圍繞實壁機匣條件下壓氣機內(nèi)部流動失穩(wěn)特征、處理機匣與壓氣機葉頂間隙流動相互作用機理及其對壓氣機穩(wěn)定裕度和效率的影響機制等問題,細(xì)致地開展以下研究工作:(1)間隙對突尖型失速壓氣機失穩(wěn)機理的影響:以微型斜流壓氣機轉(zhuǎn)子和低速軸流壓氣機轉(zhuǎn)子為研究對象,采用節(jié)流閥模型非定常數(shù)值計算方法,重點分析了零間隙和大間隙情況下引發(fā)壓氣機失穩(wěn)流動結(jié)構(gòu)的時空...

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【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明表
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 壓氣機內(nèi)部流動失穩(wěn)機理研究
        1.2.1 壓氣機失速先兆研究
        1.2.2 壓氣機失速與葉頂泄漏流的關(guān)系
    1.3 縫式處理機匣的研究進展
        1.3.1 機匣處理技術(shù)的產(chǎn)生
        1.3.2 縫式處理機匣擴穩(wěn)機理探索
    1.4 壓氣機內(nèi)部流動損失的研究
        1.4.1 壓氣機流動損失研究進展
        1.4.2 當(dāng)?shù)仂負(fù)p失分析方法研究
    1.5 本文預(yù)研究的科學(xué)問題
    1.6 本文的研究目的和內(nèi)容
第2章 數(shù)值計算軟硬件平臺
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值仿真軟件
        2.2.1 Numeca/Autogrid5 網(wǎng)格劃分軟件
        2.2.2 ANSYS CFX求解軟件
    2.3 分布式并行硬件平臺
    2.4 本章小結(jié)
第3章 轉(zhuǎn)子葉頂間隙對壓氣機失穩(wěn)機理的影響研究
    3.1 引言
    3.2 研究對象及計算方法
        3.2.1 研究對象
        3.2.2 計算模型
        3.2.3 壓氣機失速模擬方法
        3.2.4 邊界條件及初始條件
    3.3 失速類型判斷方法
    3.4 斜流壓氣機失穩(wěn)機理分析
        3.4.1 虛擬監(jiān)測點布置方案
        3.4.2 零間隙數(shù)值結(jié)果與分析
        3.4.3 設(shè)計間隙數(shù)值結(jié)果與分析
        3.4.4 小結(jié)
    3.5 IET-LAC失穩(wěn)機理分析
        3.5.1 零間隙數(shù)值結(jié)果與分析
        3.5.2 大間隙數(shù)值結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 軸向縫處理機匣設(shè)計及其擴穩(wěn)機理
    4.1 引言
    4.2 DOE設(shè)計軸向縫
        4.2.1 DOE方法簡介
        4.2.2 半圓形軸向縫的參數(shù)化
        4.2.3 自動化平臺搭建
    4.3 計算方法
        4.3.1 研究對象與計算域
        4.3.2 湍流模型與網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        4.3.3 邊界條件和收斂判斷
        4.3.4 數(shù)值驗證
    4.4 軸向縫幾何參數(shù)對斜流壓氣機性能影響規(guī)律
        4.4.1 DOE方案
        4.4.2 主效應(yīng)影響分析
        4.4.3 基于葉頂軸向動量分析的處理機匣擴穩(wěn)能力預(yù)測
    4.5 處理機匣擴穩(wěn)機理及葉頂流場作用機理
        4.5.1 間隙對壓氣機特性的影響
        4.5.2 間隙對擴穩(wěn)機理的影響
        4.5.3 縫與葉頂流動的作用機理
    4.6 本章小結(jié)
第5章 軸向縫處理機匣條件下壓氣機動態(tài)失穩(wěn)特性
    5.1 引言
    5.2 試驗方法介紹
        5.2.1 試驗臺介紹
        5.2.2 傳感器布置方案
        5.2.3 誤差分析方法
    5.3 壓氣機失速類型試驗研究
        5.3.1 穩(wěn)態(tài)測量壓氣機特性
        5.3.2 動態(tài)測量結(jié)果
        5.3.3 失速擾動機理分析
    5.4 壓氣機失速機理數(shù)值研究
        5.4.1 數(shù)值失速特征
        5.4.2 失速機理分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 軸向縫處理機匣對壓氣機內(nèi)部流動損失的影響研究
    6.1 引言
    6.2 研究方法介紹
    6.3 損失分布分析
        6.3.1 效率與熵產(chǎn)的關(guān)系
        6.3.2 壓氣機內(nèi)部損失分布
    6.4 轉(zhuǎn)子頂部損失變化及損失機制研究
        6.4.1 轉(zhuǎn)子域損失變化分析
        6.4.2 損失機理分析
    6.5 損失量化
    6.6 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 主要創(chuàng)新之處
    7.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3914429