發(fā)布時間：2020-09-10 16:44

　　 現代的軸流壓氣機設計要求具有更高的單級負荷和更少的級數,用傳統(tǒng)設計方法達到這一指標難度較大,存在的問題較多。為此,本文首次提出了一種“低反動度”的壓氣機設計新概念來解決這一設計難點,并借助于數值模擬的方法對這一概念進行了論證,數值模擬結果表明這種設計概念是切實可行的。 本文首先系統(tǒng)地闡述了低反動度軸流壓氣機這一設計概念,其主要內容為:動葉進口采取預旋降低其反動度,使動葉在大轉折角工況下吸力面附面層不分離,保持較高的效率;靜葉具有大轉角的特點,采用附面層抽吸等主動控制技術來抑制葉柵內強烈的三維分離流動。利用Fortran語言平臺編制了基于低反動度設計概念的準三維氣動設計程序及三維葉片造型程序。考慮到靜葉轉角最大范圍等限制因素,氣動設計程序中對動葉加功量沿葉高的分布做了特殊處理,使其沿葉高具有按任意拋物線分布的特點。 采用商用計算軟件對上述程序設計的動葉進行了全三維的數值模擬,結果顯示該動葉具有較高的等熵效率和寬廣的穩(wěn)定工作范圍,實際加功量沿葉高分布和預期結果一致,滿足設計要求。 本文采用數值方法研究了靜葉的稠度及展弦比對氣動性能的影響,通過對數值模擬結果的分析了解了這些參數和流場結構之間的關系,明確了其選取規(guī)則。接著采用優(yōu)化設計的方法對靜葉作優(yōu)化改型,優(yōu)化內容主要包括動靜葉氣流角匹配、葉型厚度分布優(yōu)化以及徑向積疊規(guī)律的探討,優(yōu)化結果表明采用適當的葉型厚度分布和積疊方式對于流動的改善效果明顯。 本文最后對附面層抽吸技術在靜葉中應用作了詳細研究。通過對不同抽吸方式和位置的數值模擬結果分析,確定了單一抽吸的最佳方式和位置分布。進而采用混合抽吸的方法成功抑制了葉柵內強烈的三維分離流動,實現了設計目標。同時,文中采用拓撲分析的方法研究了附面層抽吸對流場結構的影響,指出附面層抽吸降低損失的機理是因為有效地抑制了附面層的分離。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2006
【中圖分類】：TH453
【部分圖文】：

葉片進口和動葉抽吸系統(tǒng)示意圖

設計概念的實質是將達到高壓比所帶來的需要同時控制動靜葉分離流動的問題轉換成了單獨控制靜葉分離流動的問題�？偟膩碇v，低反動度高負荷吸附式軸流壓氣機設計概念的關鍵技術主要有以下三點：1) 動葉采用進口預旋的方式降低反動度，抑制吸力面附面層分離。對于多級情況，前幾級動葉采用較小的預旋，使下一級靜葉轉角保持在合理范圍內（氣流不發(fā)生分離）；最后一級（或末幾級）采用較大的預旋，這時靜葉的轉角較大，需要采用主動控制方法抑制分離流動；最后一級靜葉一般采用軸向出氣。2) 動葉中不抽吸，僅在最后一級（或幾級）轉角較大的靜葉中采用抽氣來控制葉柵內的分離流動。這樣可以大大簡化抽吸管路的排布問題，從而降低設計難度。3) 靜葉中應采用壁面（主要是吸力面）和兩端區(qū)混合抽吸的方式來實現對分離流的控制。2.2 低反動度設計的限制因素

大學工學碩士學位論文的極限流線圖。從圖中可以看出，下葉片根的滯止作用使得來流附面層在前緣附近卷起分支。壓力面分支在橫向壓力梯度的作用下有并沒有附到吸力面上，而是在尾緣出口大吸力面，直到出口。壓力面分支繞過前緣進流向吸力面，吸附在大約 40%葉片軸向弦長

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2816059