本文關(guān)鍵詞：附面層抽吸控制高負(fù)荷擴壓葉柵間隙流動研究

  更多相關(guān)文章： 高負(fù)荷葉柵 附面層抽吸 間隙泄漏流 分離 旋渦結(jié)構(gòu)

【摘要】：現(xiàn)代高性能飛行器對壓氣機級壓比和效率提出了更高的要求,提高單級壓氣機負(fù)荷是提高發(fā)動機推重比最為直接有效的途徑之一,然而高負(fù)荷勢必增加流道內(nèi)逆壓梯度,進而導(dǎo)致附面層流體發(fā)生分離,這也成為制約壓氣機負(fù)荷提升的不利因素。間隙泄漏流動使壓氣機效率降低,是制約其性能的另一重要因素,間隙泄漏流動不僅會產(chǎn)生泄漏損失,其泄漏渦導(dǎo)致的非定常擾動間接導(dǎo)致壓氣機失穩(wěn)。高負(fù)荷壓氣機葉柵內(nèi)二次流動劇烈,間隙泄漏流動必然較常規(guī)葉柵更為復(fù)雜,因此深入研究其內(nèi)部流動機理并加以控制對實現(xiàn)高負(fù)荷葉柵使用價值意義深遠。本文以低速高負(fù)荷壓氣機葉柵為研究對象,著重研究了附面層抽吸技術(shù)控制間隙泄漏流動的機理。首先采用實驗校核CFD方法探究附面層抽吸對無葉頂間隙葉柵角區(qū)分離的控制作用,通過對流道內(nèi)旋渦結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)集中脫落渦、通道渦、角渦導(dǎo)致的渦致?lián)交焓橇鲌鲮卦鲋饕�。吸力面附面層抽吸抑制了集中脫落渦的生成,角區(qū)分離尺度隨之減小,渦致?lián)p失降低；相比之下,端壁附面層抽吸可以有效控制角區(qū)分離,但由此導(dǎo)致的附面層遷移使得葉片中徑處產(chǎn)生閉式分離泡,成為抽吸后流場主要損失來源。在此基礎(chǔ)上,變沖角抽吸結(jié)果表明吸力面抽吸比端壁抽吸有更好的適應(yīng)性。其次,數(shù)值研究了附面層抽吸控制間隙泄漏流動的作用機理,通過對不同間隙尺寸流場的研究,結(jié)果表明不同于常規(guī)葉柵,高負(fù)荷葉柵內(nèi)強逆壓梯度及大曲率型面導(dǎo)致了泄漏渦的破碎,使得葉頂?shù)湍軈^(qū)迅速擴散,損失激增。上端壁沿流向進行附面層抽吸抑制了泄漏渦的生成及發(fā)展過程,對間隙泄漏的控制效果較好,其降低了泄漏流引發(fā)的高湍動能耗散,泄漏渦的堵塞效應(yīng)大幅削弱,且抽吸位置吸力面?zhèn)葍?yōu)于壓力面?zhèn)�。將端壁抽吸與吸力面抽吸方案組合既降低了泄漏損失又抑制了角區(qū)分離,泄漏渦、集中脫落渦的形態(tài)變化明顯,隨抽吸流量增加泄漏損失逐漸降低,柵后流場趨于均勻化,而且變間隙性能也得到一定程度的改善。
【關(guān)鍵詞】：高負(fù)荷葉柵 附面層抽吸 間隙泄漏流 分離 旋渦結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V231
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 葉輪機械中分離流及損失12-18
• 1.2.1 壓氣機內(nèi)分離流研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 壓氣機葉柵中流動損失14-18
• 1.3 葉輪機械內(nèi)流動控制技術(shù)18-22
• 1.3.1 等離子體流動控制18-19
• 1.3.2 葉頂噴氣19-20
• 1.3.3 機匣處理20-21
• 1.3.4 葉尖小翼21-22
• 1.4 附面層抽吸技術(shù)22-26
• 1.4.1 附面層抽吸技術(shù)機理22-23
• 1.4.2 附面層抽吸技術(shù)研究概況23-26
• 1.5 論文研究內(nèi)容及目的26-28
• 第2章 葉柵實驗裝置與數(shù)值方法介紹28-36
• 2.1 引言28
• 2.2 葉柵實驗裝置28-33
• 2.2.1 實驗風(fēng)洞28-29
• 2.2.2 五孔探針及其校準(zhǔn)29-30
• 2.2.3 實驗裝置30-33
• 2.3 數(shù)值方法介紹33-35
• 2.3.1 ANSYS CFX33
• 2.3.2 數(shù)值方法設(shè)定33
• 2.3.3 數(shù)值方法校核33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 附面層抽吸對高負(fù)荷擴壓葉柵氣動性能影響36-62
• 3.1 引言36
• 3.2 吸力面附面層抽吸研究36-43
• 3.2.1 方案介紹36-37
• 3.2.2 近壁面流線及體流線37-39
• 3.2.3 出口截面損失及氣流角39-41
• 3.2.4 型面載荷41-43
• 3.3 端壁附面層抽吸研究43-51
• 3.3.1 抽吸方案設(shè)計43-44
• 3.3.2 端壁流線及體流線44-46
• 3.3.3 載荷分布46-48
• 3.3.4 出口流場分析48-51
• 3.4 附面層抽吸對葉柵沖角影響51-57
• 3.4.1 變沖角研究51-52
• 3.4.2 變沖角抽吸52-55
• 3.4.3 抽吸流量研究55-57
• 3.5 吸力面及端壁抽吸方案機理總結(jié)57-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 第4章 附面層抽吸對帶間隙高負(fù)荷擴壓葉柵氣動性能影響62-91
• 4.1 引言62
• 4.2 端壁附面層抽吸62-73
• 4.2.1 方案設(shè)計62-63
• 4.2.2 流線分析63-66
• 4.2.3 葉柵損失分布66-69
• 4.2.4 葉柵載荷分布69-71
• 4.2.5 泄漏參數(shù)分析71-73
• 4.3 型面附面層抽吸73-77
• 4.3.1 方案設(shè)計73
• 4.3.2 流場靜壓分布73-74
• 4.3.3 柵后流場分析74-76
• 4.3.4 泄漏流動分析76-77
• 4.4 組合抽吸對變間隙工況影響77-89
• 4.4.1 變間隙流動特性77-82
• 4.4.2 組合抽吸方案設(shè)計82
• 4.4.3 組合抽吸對流場影響82-89
• 4.5 本章小結(jié)89-91
• 結(jié)論91-92
• 展望及建議92-93
• 參考文獻93-99
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文99-100
• 致謝100-101
• 作者簡介101

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盛春華,王立成;用多層網(wǎng)格法解二維無粘跨音葉柵流動[J];航空動力學(xué)報;1989年03期

2 周正貴,胡駿;H型葉柵通道流計算網(wǎng)格的改進[J];推進技術(shù);2003年05期

3 吳銘嵐;;環(huán)形透平葉柵里氣體流動的某些特性[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;1963年04期

4 周盛,沈孟育,林保真;跨音葉柵流場的相仿律[J];北京航空學(xué)院學(xué)報;1981年01期

5 翁澤民;在半測地座標(biāo)下用有限元法對任意透平葉柵氣動性能的計算[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;1981年05期

6 王仲奇,韓萬今,徐文遠,夏訓(xùn)忠;葉片傾斜對小徑高比環(huán)形葉柵下游流場的影響[J];工程熱物理學(xué)報;1987年03期

7 蔡睿賢;軸流式葉柵完全反問題工程解[J];工程熱物理學(xué)報;1988年01期

8 孫錫九,張衛(wèi)偉;振蕩葉柵非定常流場的實驗研究[J];工程熱物理學(xué)報;1988年04期

9 李海濱;王正賓;;葉柵出口流動偏離分析計算方法的探討[J];內(nèi)燃機車;1988年09期

10 劉前智,嚴(yán)汝群;軸向密流比對葉柵性能的影響[J];航空動力學(xué)報;1989年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 熊勁松;侯安平;周盛;;擴壓式葉柵非定常分離流機理研究的時域分析[A];第七屆全國空氣彈性學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 鐘兢軍;彎曲葉片控制擴壓葉柵二次流動的實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);1996年

2 陳煥龍;采用縫隙射流技術(shù)的彎曲擴壓葉柵氣動性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 肖翔;對轉(zhuǎn)沖壓壓氣機沖壓葉輪內(nèi)部流動分析研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

4 張華良;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];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張清波;透平葉柵流動和換熱特性的數(shù)值研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 吳偉銘;有機朗肯循環(huán)向心透平內(nèi)流特性研究與優(yōu)化設(shè)計[D];華北電力大學(xué);2015年

3 張永超;附面層抽吸控制高負(fù)荷擴壓葉柵間隙流動研究[D];大連海事大學(xué);2016年

4 張永剛;透平葉柵氣動特性實驗研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

5 趙蓮維;氣動渦輪式噴涂主軸噴嘴與葉柵氣動設(shè)計及流場能損研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

6 趙巖;不同寬度小翼對矩形擴壓葉柵氣動性能的影響[D];大連海事大學(xué);2013年

7 王靖超;端部開槽葉柵流場及強度分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

8 闞曉旭;矩形擴壓葉柵中應(yīng)用葉尖小翼的性能研究[D];大連海事大學(xué);2012年

9 林偉春;亞聲速附面層抽吸式擴壓葉柵氣動/結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 曾榮鵬;超音速葉柵內(nèi)的激波系及其與附面層相互作用的數(shù)值研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2005年

，

本文編號：627508