本文關(guān)鍵詞：軸流壓氣機自循環(huán)引氣及射流擴穩(wěn)的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 跨音速壓氣機 失速裕度 自循環(huán)引氣及射流

【摘要】：航空發(fā)動機的不斷發(fā)展對壓氣機提出了更高的性能要求,這使得壓氣機的單級壓比不斷提高。壓氣機內(nèi)部的流動也由亞音速狀態(tài)發(fā)展為跨音速狀態(tài),流道中激波與邊界層、激波與旋渦的相互作用造成壓氣機內(nèi)流場更加復(fù)雜,流動不穩(wěn)定性提高,有必要開展壓氣機流動穩(wěn)定性優(yōu)化的相關(guān)研究。目前引氣及射流已經(jīng)較為廣泛的應(yīng)用于壓氣機的流動優(yōu)化中,單獨應(yīng)用引氣或射流將需要額外的能量輸入或者造成工質(zhì)的損失,因此本文將考察自循環(huán)引氣及射流對壓氣機流動穩(wěn)定性影響。根據(jù)壓氣機中的流動特點加密級中的網(wǎng)格。通過與實驗對比不同網(wǎng)格密度的模擬結(jié)果,驗證了數(shù)值模擬方法的可靠性,最終采用的網(wǎng)格數(shù)量約為110萬,湍流模型為標(biāo)準(zhǔn)k-ε。應(yīng)用該數(shù)值模擬方法模擬了Stage35的不同工作狀態(tài)。考察了Stage35內(nèi)的流動狀態(tài),并驗證了自循環(huán)引氣及射流對擴大軸流壓氣機穩(wěn)定工作范圍的有效性。通過比對不同工況下Stage35內(nèi)主要流動結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化,探究Stage35在不同轉(zhuǎn)速情況下的失速過程及原因。研究表明在設(shè)計轉(zhuǎn)速下的失速原因在于轉(zhuǎn)子葉頂渦系與激波相互作用所導(dǎo)致的流動堵塞,在70%設(shè)計轉(zhuǎn)速時的失速是動葉吸力面附面層在激波的作用下發(fā)生了大范圍分離而導(dǎo)致的,在50%轉(zhuǎn)速情況下失速的原因則是動葉吸力面流體徑向遷移導(dǎo)致的葉頂流道堵塞引起的。研究揭示了不同轉(zhuǎn)速下自循環(huán)引氣及射流擴穩(wěn)效果差異的原因。在此基礎(chǔ)上對應(yīng)用了不同自循環(huán)引氣及射流機構(gòu)的Stage35進行了數(shù)值研究。考察了不同射流位置及不同引氣位置對擴穩(wěn)效果的影響。相關(guān)結(jié)果表明軸向位置靠前的射流位置、貼近靜葉吸力面流動分離處的引氣位置更有利于穩(wěn)定裕度的提高。
【關(guān)鍵詞】：跨音速壓氣機 失速裕度 自循環(huán)引氣及射流
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V233
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-21
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外壓氣機擴穩(wěn)的研究情況10-19
• 1.2.1 壓氣機內(nèi)流分離機理的研究情況10-14
• 1.2.2 壓氣機失速、喘振以及擴穩(wěn)的研究情況14-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容19-21
• 第2章 數(shù)值模擬方法驗證21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 數(shù)值模擬方法21-27
• 2.2.1 計算流體力學(xué)簡介21-23
• 2.2.2 幾何構(gòu)建及網(wǎng)格劃分23-24
• 2.2.3 數(shù)值計算結(jié)果分析與方案選擇24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 原型壓氣機流動及自循環(huán)引射擴穩(wěn)機理分析28-68
• 3.1 引言28
• 3.2 原型壓氣機分析28-49
• 3.2.1 原型壓氣機設(shè)計點曲線分析28-34
• 3.2.2 原型壓氣機設(shè)計點流場結(jié)構(gòu)分析34-40
• 3.2.3 原型壓氣機失速過程分析40-49
• 3.3 應(yīng)用自循環(huán)引氣、射流的作用效果分析49-62
• 3.3.1 自循環(huán)結(jié)構(gòu)說明49-50
• 3.3.2 自循環(huán)引氣、射流結(jié)構(gòu)對壓氣機性能的影響50-62
• 3.4 針對非設(shè)計轉(zhuǎn)速情況的討論62-66
• 3.5 本章小結(jié)66-68
• 第4章 不同自循環(huán)引氣及射流機構(gòu)影響研究68-78
• 4.1 射流位置軸向變化的影響68-72
• 4.2 引氣方式變化的影響72-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李玲,于清,陸亞鈞;利用數(shù)值模擬探討新型輪轂處理的擴穩(wěn)機理[J];航空動力學(xué)報;2000年02期

2 李秋實,陸亞鈞,于清;對旋軸流壓縮系統(tǒng)的增壓擴穩(wěn)途徑實驗分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2000年06期

3 吳艷輝;田江濤;李清鵬;張卓勛;楚武利;;跨音軸流壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖噴氣擴穩(wěn)機理分析[J];工程熱物理學(xué)報;2011年07期

4 杜朝輝,劉志偉;輪轂處理擴穩(wěn)的機理探討[J];航空學(xué)報;1992年08期

5 葉巍;侯敏杰;;航空發(fā)動機防喘系統(tǒng)擴穩(wěn)構(gòu)件優(yōu)化研究[J];燃氣渦輪試驗與研究;2008年04期

6 李鋼;楊凌元;聶超群;朱俊強;徐燕驥;;利用等離子體非定常射流實現(xiàn)單轉(zhuǎn)子軸流壓氣機擴穩(wěn)[J];工程熱物理學(xué)報;2013年01期

7 李相君;楚武利;張皓光;;高負荷跨聲速軸流壓氣機周向淺槽處理機匣擴穩(wěn)機理[J];推進技術(shù);2013年05期

8 劉志偉;機匣擴穩(wěn)處理的機理——失速起始點的判據(jù)[J];工程熱物理學(xué)報;1983年02期

9 李繼超;林峰;劉樂;童志庭;聶超群;;跨音軸流壓氣機自循環(huán)噴氣擴穩(wěn)試驗研究[J];機械工程學(xué)報;2014年08期

10 李鋼;楊凌元;聶超群;朱俊強;徐燕驥;;等離子體激勵頻率對壓氣機擴穩(wěn)效果的影響[J];高電壓技術(shù);2012年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周小勇;跨音壓氣機機匣處理擴穩(wěn)機理和設(shè)計方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

2 劉樂;軸流壓氣機周向槽機匣處理對動葉端區(qū)流動作用機理的實驗研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃星;軸流壓氣機自循環(huán)引氣及射流擴穩(wěn)的數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

，

本文編號：787702