本文關(guān)鍵詞：離心壓氣機葉片反問題設(shè)計方法研究

  更多相關(guān)文章： 離心壓氣機 反問題設(shè)計方法 數(shù)值計算 三維流動 葉型載荷 改進設(shè)計

【摘要】：反問題設(shè)計方法基于葉片幾何和流動參數(shù)之間的關(guān)系,通過給定流動參數(shù)分布實現(xiàn)目標(biāo)造型求解,相比于正問題設(shè)計方法,反問題設(shè)計方法具有設(shè)計方向明確、對設(shè)計經(jīng)驗依賴較少、設(shè)計周期短等優(yōu)點。離心壓氣機內(nèi)部流動及流場參數(shù)分布復(fù)雜,由于反問題設(shè)計方法實現(xiàn)了對流動參數(shù)的控制,應(yīng)用于離心壓氣機葉片具有較高設(shè)計效率。本文基于馮·卡門研究所提出的軸流葉片反問題設(shè)計思路,考慮離心壓氣機葉片結(jié)構(gòu)特點以及內(nèi)部強三維流動特征,構(gòu)建了適用于離心壓氣機葉片的三維反問題設(shè)計方法,并應(yīng)用于離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計,主要研究工作概述如下:1.壓氣機葉片反問題設(shè)計方法關(guān)鍵原理分析與驗證從離散相容關(guān)系式出發(fā)分析了可滲透壁面邊界的原理,基于單元體凈流通為零的思想分析了流線追蹤技術(shù)的原理。以離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片為算例,通過對比相同壁面壓力下正問題和反問題計算結(jié)果的流場一致性,檢驗了可滲透壁面邊界條件用于離心壓氣機反問題計算的適用性。2.適用于強三維流動特征的離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片反問題求解方法研究通過理論與數(shù)值計算分析,發(fā)現(xiàn)離心壓氣機轉(zhuǎn)子內(nèi)滑移效應(yīng)和展向流動等強三維特征導(dǎo)致近葉片流線會偏離葉片壁面,使得基于馮·卡門研究所提出的無粘流線與葉片重合的方法進行離心葉輪葉片型面反問題求解出現(xiàn)固有偏差。為解決這一問題,本文提出并研究了基于正、反問題計算流場中近壁面流線關(guān)系的三維壁面求解方法。3.研究適合于離心壓氣機葉片結(jié)構(gòu)特點的反問題設(shè)計方法以葉片載荷和厚度為給定參數(shù),構(gòu)建了離心壓氣機葉片反問題設(shè)計流程,實現(xiàn)了葉片幾何約束,并通過算例測試驗證了該方法的有效性�；陔x心壓氣機轉(zhuǎn)子做功增壓原理,將葉片表面壓力解耦為折算葉型壓力和折算離心壓力,提出離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片載荷的優(yōu)化應(yīng)針對體現(xiàn)葉型載荷的折算葉型壓力。為便于反問題設(shè)計參數(shù)的給定,基于Bezier曲線進行了壓力分布的參數(shù)化,并提出了初步的載荷分布優(yōu)化原則。4.離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片反問題優(yōu)化設(shè)計利用本文構(gòu)建的離心壓氣機葉片反問題設(shè)計方法,對Krain葉輪分別進行無粘、粘性反問題改進設(shè)計。相比于初始葉輪,經(jīng)過無粘反問題設(shè)計得到的新葉輪在無粘計算條件下,效率提升0.48%,總壓比提升1.05%;在粘性計算條件下,效率提升1.08%,總壓比提升0.87%。相比于初始葉輪,經(jīng)過粘性反問題設(shè)計得到的新葉輪在粘性條件下,效率提升1.38%,總壓比提升1.05%。
【關(guān)鍵詞】：離心壓氣機 反問題設(shè)計方法 數(shù)值計算 三維流動 葉型載荷 改進設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V232.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究的背景及意義13-14
• 1.2 離心壓氣機內(nèi)部流動研究進展14-17
• 1.3 壓氣機葉片反問題設(shè)計方法研究進展17-20
• 1.3.1 國外的研究進展17-18
• 1.3.2 國內(nèi)的研究進展18-19
• 1.3.3 離心壓氣機葉片反問題設(shè)計技術(shù)19-20
• 1.4 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容20-22
• 1.4.1 研究目標(biāo)20
• 1.4.2 研究內(nèi)容20-22
• 第二章 壓氣機葉片反問題設(shè)計關(guān)鍵原理分析與驗證22-33
• 2.1 壓氣機葉片無粘反問題設(shè)計流程22-23
• 2.2 可滲透壁面邊界條件23-26
• 2.3 可滲透壁面邊界條件在離心壓氣機中的適用性檢驗26-30
• 2.3.1 數(shù)值計算條件設(shè)置27-28
• 2.3.2 離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片反問題流場正確性分析28-30
• 2.4 基于流面追蹤求解葉片型面的原理30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 適應(yīng)于強三維流動特征的反問題葉片求解方法研究33-46
• 3.1 給定正問題壓力的軸流壓氣機葉片反問題求解效果分析33-35
• 3.2 給定正問題壓力的離心壓氣機轉(zhuǎn)子反問題求解效果分析35-40
• 3.2.1 基于離心壓氣機轉(zhuǎn)子反問題流場的葉片求解結(jié)果分析35-38
• 3.2.2 基于離心壓氣機轉(zhuǎn)子正問題流場的葉片求解結(jié)果分析38-40
• 3.3 離心壓氣機轉(zhuǎn)子內(nèi)部強三維流動特征分析40-43
• 3.4 基于正、反問題計算流場中近壁面流線關(guān)系的三維壁面求解方法43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 離心壓氣機葉片反問題設(shè)計目標(biāo)參數(shù)給定方法研究46-63
• 4.1 離心壓氣機葉片反問題設(shè)計流程46-50
• 4.1.1 葉片載荷和厚度作為給定參數(shù)的可行性分析46-47
• 4.1.2 離心壓氣機葉片無粘反問題設(shè)計流程47-48
• 4.1.3 離心壓氣機葉片粘性反問題設(shè)計流程48-50
• 4.2 離心壓氣機葉片厚度約束方法50-54
• 4.3 離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片表面壓力及載荷分析54-61
• 4.3.1 葉片表面壓力解耦54-58
• 4.3.2 離心壓氣機葉片反問題設(shè)計目標(biāo)參數(shù)的給定策略58-60
• 4.3.3 基于Bezier曲線的壓力參數(shù)化60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 離心壓氣機轉(zhuǎn)子葉片反問題優(yōu)化設(shè)計63-81
• 5.1 初始葉輪性能分析63-67
• 5.1.1 Krain葉輪的無粘性能分析65-66
• 5.1.2 Krain葉輪的粘性性能分析66-67
• 5.2 Krain葉輪葉片無粘反問題改進設(shè)計67-74
• 5.2.1 目標(biāo)參數(shù)給定67-69
• 5.2.2 反問題流場計算及葉片造型求解69-70
• 5.2.3 無粘條件下改進葉輪與初始葉輪的性能對比70-72
• 5.2.4 粘性條件下優(yōu)化葉輪與初始葉輪的性能對比72-74
• 5.3 Krain葉輪葉片粘性反問題改進設(shè)計74-79
• 5.3.1 目標(biāo)參數(shù)給定74-77
• 5.3.2 反問題流場計算與葉片造型求解77-78
• 5.3.3 優(yōu)化葉輪與初始葉輪的性能對比78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-88
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88

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本文編號：757055