本文關(guān)鍵詞：超音流動(dòng)中非對(duì)稱斜坡型渦流發(fā)生器結(jié)構(gòu)參數(shù)化分析

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【摘要】：壓氣機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要組件,它的效率高低和增壓大小直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)關(guān)鍵的性能指標(biāo),如推重比、效率等。當(dāng)前,跨聲速壓氣機(jī)的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,其級(jí)負(fù)荷逐年提升,但新一代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)推重比提出了更高的要求,因此對(duì)具有更高級(jí)壓比的超音速壓氣機(jī)開(kāi)展相關(guān)的研究工作是十分必要的。超音壓氣機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,當(dāng)前難點(diǎn)還是集中在如何有效控制強(qiáng)激波與邊界層干涉而引發(fā)的各種損失上,這些損失嚴(yán)重影響著壓氣機(jī)的效率。在超音壓氣機(jī)發(fā)展的這半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),研究者們?yōu)閷?shí)現(xiàn)激波增壓,同時(shí)降低激波損失,借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)超音壓氣機(jī)葉片通道內(nèi)的激波結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究,提出了多種預(yù)測(cè)激波損失的模型,試圖為合理設(shè)計(jì)激波系結(jié)構(gòu)提供幫助；另一方面,為了抑制由于激波邊界層干涉引發(fā)的流動(dòng)分離,發(fā)展出了邊界層吹除、抽吸、等離子體控制、渦流發(fā)生器控制等一系列削弱激波邊界層干涉效應(yīng)的技術(shù)。其中,微型渦流發(fā)生器作為一種被動(dòng)控制激波邊界層干涉的裝置,其不僅具有傳統(tǒng)渦流發(fā)生器所具有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需額外能量輸入,不會(huì)帶來(lái)過(guò)多附加損失等優(yōu)點(diǎn),而且尺寸小,產(chǎn)生的形阻低,對(duì)流場(chǎng)的影響小,被認(rèn)為是當(dāng)前很有應(yīng)用前景的被動(dòng)流動(dòng)控制裝置。本論文運(yùn)用數(shù)值模擬方法,探究了一種非對(duì)稱斜坡型渦流發(fā)生器在超音流場(chǎng)中對(duì)激波邊界層干涉的影響情況,對(duì)渦流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,使渦流發(fā)生器可以達(dá)到對(duì)激波邊界層干涉較優(yōu)的控制效果。論文主要的研究工作包括：(1)選取一種斜坡型微型渦流發(fā)生器作為研究對(duì)象,對(duì)本文所采用的數(shù)值方法的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明,本文所采用的數(shù)值方法對(duì)超音流動(dòng)中微型渦流發(fā)生器影響下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及邊界層內(nèi)部速度分布的預(yù)測(cè)具有較好的精確度,可以滿足后文的數(shù)值模擬工作需求。(2)采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)數(shù)值模擬研究了一種非對(duì)稱斜坡型渦流發(fā)生器對(duì)激波邊界層干涉的控制效果,對(duì)渦流發(fā)生器的高度h、長(zhǎng)度L、寬度w進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,并確定了渦流發(fā)生器排列間隔S及距激波邊界層干涉點(diǎn)的距離R的合理取值范圍。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在選擇h/δ=0.4、S/h=5.5～7.5、w/L=0.51, w/S=0.6～0.82,R=15h～25h這一參數(shù)比例時(shí),可以對(duì)激波邊界層干涉起到較為良好的控制效果。(3)針對(duì)一種超音壓氣機(jī)葉柵——SL19超音葉柵,分析了其流場(chǎng)的基本特點(diǎn),并根據(jù)前文得到的一系列較優(yōu)的比例參數(shù)設(shè)計(jì)了一渦流發(fā)生器,將其應(yīng)用于此超音葉柵中,探究其對(duì)葉柵吸力面激波邊界層干涉的控制效果。研究表明,在渦流發(fā)生器的控制下,葉柵吸力面斜激波干涉點(diǎn)的位置略有前移,激波邊界層干涉區(qū)域的壓升曲線變得平緩,改善了干涉區(qū)域后邊界層內(nèi)部的速度分布。盡管干涉區(qū)域后方的邊界層厚度有所增大,但其不可壓形狀因子減小,有效抑制了流動(dòng)分離現(xiàn)象的產(chǎn)生。
【關(guān)鍵詞】：微型渦流發(fā)生器 激波邊界層干涉 超音葉柵
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V233
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 課題研究背景和意義14-15
• 1.2 超音壓氣機(jī)的發(fā)展15-21
• 1.3 激波邊界層相互作用及其控制研究21-25
• 1.4 微型渦流發(fā)生器控制激波邊界層干涉的研究進(jìn)展25-30
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容30-32
• 第二章 數(shù)值模擬方法32-38
• 2.1 引言32
• 2.2 CFX計(jì)算軟件32
• 2.3 網(wǎng)格生成技術(shù)32-33
• 2.4 控制方程33-34
• 2.5 湍流模型34-35
• 2.6 算例校驗(yàn)35-37
• 2.7 本章結(jié)論37-38
• 第三章 一種非對(duì)稱斜坡型微型渦流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 計(jì)算模型及邊界條件38-39
• 3.3 研究方法及主要衡量指標(biāo)39-41
• 3.4 數(shù)值算例的結(jié)果分析41-46
• 3.5 各結(jié)構(gòu)參數(shù)間的比例優(yōu)化46-52
• 3.6 渦流發(fā)生器變工況特性研究52-57
• 3.7 本章結(jié)論57-58
• 第四章 渦流發(fā)生器對(duì)超音速葉柵邊界層的控制研究58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 SL19超音速葉柵流場(chǎng)分析58-63
• 4.3 渦流發(fā)生器對(duì)SL19超音葉柵邊界層的控制研究63-68
• 4.3.1 計(jì)算模型及渦流發(fā)生器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)63-64
• 4.3.2 SL19超音葉柵邊界層控制分析64-68
• 4.4 本章結(jié)論68-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 工作總結(jié)70
• 5.2 工作展望70-72
• 主要符號(hào)對(duì)照表72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 致謝82-84
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷84

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉剛;劉偉;牟斌;肖中云;;渦流發(fā)生器數(shù)值計(jì)算方法研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

2 孫一峰;楊士普;;短艙渦流發(fā)生器流動(dòng)控制機(jī)理初探[J];民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究;2012年01期

3 郝志永;余恒旭;宓為建;盧凱良;;渦流發(fā)生器渦激振動(dòng)抑制研究[J];中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào);2012年03期

4 徐志明;王宇朋;劉坐東;張一龍;;翼型渦流發(fā)生器抑垢性能的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年11期

5 徐志明;劉鍇U，

本文編號(hào)：611557