發(fā)布時間：2017-10-07 01:24

  本文關(guān)鍵詞：鼓包前緣葉片對壓氣機(jī)性能和穩(wěn)定性影響研究

  更多相關(guān)文章： 鼓包 前緣 壓氣機(jī) 氣動性能 穩(wěn)定性

【摘要】：提高壓氣機(jī)的氣動性能及穩(wěn)定性是實現(xiàn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)高推重比、低耗油率、高穩(wěn)定性的重要技術(shù)途徑,然而隨著彎掠、小展弦比、串列轉(zhuǎn)子等壓氣機(jī)氣動設(shè)計技術(shù)的不斷完善,從氣動設(shè)計的角度繼續(xù)挖掘壓氣機(jī)的潛能已經(jīng)越來越難,必須嘗試開辟一個新的方向或者換一種新的思路,才有可能進(jìn)一步提升壓氣機(jī)的氣動性能及穩(wěn)定性。本文借鑒外流中對座頭鯨節(jié)瘤狀前緣肢狀鰭的研究,將這種特殊型式的前緣設(shè)計引入到壓氣機(jī)葉片上,并命名為鼓包前緣葉片,嘗試?yán)眠@種仿生技術(shù)提升壓氣機(jī)的氣動性能和穩(wěn)定性。本文內(nèi)容概括如下:(1)開展了鼓包前緣葉片葉柵的數(shù)值模擬研究,分析了前緣鼓包參數(shù)的影響規(guī)律、前緣鼓包對葉柵流場結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律和機(jī)理。結(jié)果表明:在葉柵穩(wěn)定工作區(qū)域(攻角低于失速攻角),前緣鼓包會增加葉柵的總壓損失,但是在葉柵過失速工況具有顯著降低葉柵總壓損失的特性;前緣鼓包的參數(shù)對葉柵氣動性能有影響,在葉柵穩(wěn)定工作區(qū)域,鼓包個數(shù)N產(chǎn)生的影響比鼓包幅值A(chǔ)m的要大,但并不十分顯著;在過失速區(qū)域,幅值A(chǔ)m產(chǎn)生的影響比鼓包個數(shù)N產(chǎn)生的影響顯著;前緣鼓包顯著改變?nèi)~柵流場結(jié)構(gòu),使葉柵在過失速工況下性能顯著提升。(2)開展了鼓包前緣葉片葉柵實驗,驗證了計算方法的可靠性,同時也證明鼓包前緣葉片具有更高的過失速性能。(3)將鼓包前緣葉片應(yīng)用于跨聲速單級壓氣機(jī)靜葉,結(jié)果表明,在設(shè)計轉(zhuǎn)速的大部分工作范圍內(nèi),效率與總壓比得到提升。前緣鼓包靜葉改變了靜子葉柵分離束結(jié)構(gòu),形成了數(shù)量多、范圍小的多分離區(qū)結(jié)構(gòu),減小了分離區(qū)范圍,同時還改善了內(nèi)壁區(qū)域流動。鼓包前緣波峰產(chǎn)生的對渦結(jié)構(gòu),使氣流在該處產(chǎn)生局部分離延緩效應(yīng),拓寬了壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。
【關(guān)鍵詞】：鼓包 前緣 壓氣機(jī) 氣動性能 穩(wěn)定性
【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】：V233
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景和研究目的14-18
• 1.1.1.仿生學(xué)發(fā)展概論14-15
• 1.1.2 啟示來源與研究背景15-18
• 1.1.2.1 啟示來源15-16
• 1.1.2.2 研究背景及現(xiàn)狀16-18
• 1.1.3 研究目的18
• 1.2 鼓包前緣葉片18-19
• 1.3 研究內(nèi)容19-21
• 第二章 鼓包前緣葉柵數(shù)值模擬研究21-49
• 2.1 鼓包前緣葉柵設(shè)計21-22
• 2.1.1 鼓包前緣葉片與直列葉柵21-22
• 2.1.2 參數(shù)分配22
• 2.2 鼓包前緣葉柵數(shù)值模擬方法22-29
• 2.2.1 數(shù)值模擬軟件NUMECA介紹22-25
• 2.2.1.1 NUMECA商用軟件包22-23
• 2.2.1.2 控制方程23-24
• 2.2.1.3 離散格式24-25
• 2.2.1.4 湍流模型25
• 2.2.2 計算方法25-29
• 2.2.2.1 網(wǎng)格劃分25-27
• 2.2.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證27-29
• 2.2.2.3 邊界條件29
• 2.3 鼓包前緣靜葉數(shù)值模擬分析29-48
• 2.3.1 計算結(jié)果29-35
• 2.3.1.1 葉柵整體氣動性能29-33
• 2.3.1.2 鼓包參數(shù)對整體性能的影響33-35
• 2.3.2 計算結(jié)果分析35-48
• 2.3.2.1 徑向總壓損失分布35-39
• 2.3.2.2 BTB截面流場分析39-41
• 2.3.2.3 葉柵通道流場分析41-43
• 2.3.2.4 前緣鼓包流場結(jié)構(gòu)分析43-45
• 2.3.2.5 端壁區(qū)域流場分析45-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 鼓包前緣靜葉在葉柵中試驗研究49-58
• 3.1 試驗?zāi)康?/span>49
• 3.2 試驗設(shè)備49-51
• 3.2.1 試驗平臺49-50
• 3.2.2 試驗件50-51
• 3.3 試驗測量系統(tǒng)51-54
• 3.4 試驗結(jié)果54-57
• 3.4.1 葉柵試驗特性54-55
• 3.4.2 葉片表面油流顯示55-56
• 3.4.3 試驗與數(shù)值結(jié)果對比56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第四章 鼓包前緣靜葉在壓氣機(jī)中的應(yīng)用研究58-79
• 4.1 鼓包前緣靜葉壓氣機(jī)設(shè)計58-60
• 4.1.1 研究方法說明58-59
• 4.1.2 參數(shù)分配59-60
• 4.2 數(shù)值模擬方法60-62
• 4.2.1 網(wǎng)格劃分60-61
• 4.2.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證61-62
• 4.2.3 邊界條件設(shè)置62
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析62-78
• 4.3.1 數(shù)值計算結(jié)果62-67
• 4.3.1.1 壓氣機(jī)氣動性能62-66
• 4.3.1.2 鼓包參數(shù)的影響66-67
• 4.3.2 計算結(jié)果分析67-78
• 4.3.2.1 徑向總壓損失分布67-69
• 4.3.2.2 靜葉吸力面流動分離69-70
• 4.3.2.3 葉柵通道流場分析70-73
• 4.3.2.4 鼓包前緣流場結(jié)構(gòu)73-74
• 4.3.2.5 端壁區(qū)域影響74-76
• 4.3.2.6 鼓包前緣與氣動穩(wěn)定性76-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第五章 總結(jié)與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 致謝85-86
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86

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