壓縮系統(tǒng)中的以旋轉(zhuǎn)失速和喘振為代表的流動失穩(wěn)現(xiàn)象一直是困擾葉片式葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)的難題。對流動失穩(wěn)的機(jī)理進(jìn)行研究，并實(shí)現(xiàn)有效的控制，對于提高壓氣機(jī)的性能和可靠性具有重要意義。以往的研究表明，旋轉(zhuǎn)失速一般經(jīng)由兩種典型的失速先兆產(chǎn)生(模態(tài)波型和尖脈沖型)，而失速先兆與葉頂區(qū)域的泄漏流動直接關(guān)聯(lián)。本文研究工作的目的是，從改善葉頂區(qū)域泄漏流動的角度出發(fā)，研究軸流壓氣機(jī)的擴(kuò)穩(wěn)方法及其擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理。本文擬采用定常方法和非定常方法相結(jié)合的方式，對不同流量工況下葉頂區(qū)域的流場特征進(jìn)行考查，以更深入的認(rèn)識旋轉(zhuǎn)失速的觸發(fā)機(jī)制。并基于此，分析兩種有效的失穩(wěn)控制策略——周向槽處理機(jī)匣和微量噴氣提高壓氣機(jī)穩(wěn)定工作范圍的機(jī)理，考察了實(shí)施控制策略后，葉頂區(qū)域流場，尤其是泄漏流動的改善效果。論文內(nèi)容安排如下：首先，對帶實(shí)壁機(jī)匣的單轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)進(jìn)行了單通道定常和非定常數(shù)值模擬，詳細(xì)的分析了不同流量工況下動葉頂部泄漏流的特性以及損失和堵塞的變化，通過流動失穩(wěn)觸發(fā)過程中葉片通道內(nèi)泄漏流的演化，探討了泄漏流與流動失穩(wěn)關(guān)聯(lián)的物理機(jī)理。其次，對帶具有不同槽數(shù)和開槽位置的周向槽處理機(jī)匣的單轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同的周向槽... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第一章 前言
    1.1 研究背景和意義
    1.2 壓氣機(jī)流動失穩(wěn)的控制技術(shù)
        1.2.1 壓氣機(jī)周向槽處理機(jī)匣被動控制研究進(jìn)展
        1.2.2 失穩(wěn)的主動控制及穩(wěn)態(tài)噴氣控制技術(shù)
    1.3 對旋轉(zhuǎn)失速先兆的研究
        1.3.1 模態(tài)波型和尖脈沖型失速先兆
        1.3.2 葉頂間隙流與尖脈沖型失速先兆的關(guān)聯(lián)性研究
    1.4 本文主要研究目的和內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬方法與相關(guān)參數(shù)說明
    2.1 引言
    2.2 葉輪機(jī)械內(nèi)部流動控制方程組
    2.3 封閉問題及湍流模型
    2.4 控制方程組的離散
        2.4.1 控制方程組的空間離散
        2.4.2 控制方程組的時(shí)間離散
    2.5 加速收斂技術(shù)
        2.5.1 當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長
        2.5.2 隱式殘差光順
        2.5.3 全多重網(wǎng)格法
    2.6 非定常計(jì)算方法
    2.7 動靜干涉面處理方法
        2.7.1 定常流動動/靜干涉面處理方法
        2.7.2 非定常流動動/靜干涉面處理方法
    2.8 定常/非定常計(jì)算收斂準(zhǔn)則
    2.9 非定常計(jì)算結(jié)果的后處理
    2.10 本章小結(jié)
第三章 葉頂間隙泄漏流特性及其觸發(fā)壓氣機(jī)失穩(wěn)機(jī)理探討
    3.1 引言
    3.2 研究對象及研究方法
        3.2.1 研究對象
        3.2.2 計(jì)算條件和計(jì)算網(wǎng)格設(shè)置
    3.3 頂部間隙泄漏流非定常性分析
    3.4 頂部間隙泄漏流觸發(fā)壓氣機(jī)內(nèi)部流動失穩(wěn)機(jī)制
        3.4.1 軸流壓氣機(jī)內(nèi)部流動失穩(wěn)的動態(tài)觀測
        3.4.2 不同流量工況下葉頂間隙泄漏流特性
        3.4.3 軸流壓氣機(jī)內(nèi)部流動失穩(wěn)觸發(fā)機(jī)制
    3.5 本章小結(jié)
第四章 周向槽處理機(jī)匣對壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子性能的影響及其機(jī)理探討
    4.1 引言
    4.2 研究對象
    4.3 不同周向槽處理機(jī)匣方案對壓氣機(jī)的影響
        4.3.1 不同周向槽處理機(jī)匣影響壓氣機(jī)特性的分析
        4.3.2 帶不同機(jī)匣結(jié)構(gòu)的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂流場分析
    4.4 從堵塞角度探討周向槽處理機(jī)匣擴(kuò)穩(wěn)機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
第五章 機(jī)匣微噴氣對壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子性能的影響分析
    5.1 引言
    5.2 機(jī)匣微噴氣實(shí)驗(yàn)相關(guān)結(jié)論
    5.3 機(jī)匣微噴氣方案及網(wǎng)格設(shè)置
    5.4 微噴氣對壓氣機(jī)內(nèi)部流動失穩(wěn)影響機(jī)制
        5.4.1 微噴氣對壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子性能的影響
        5.4.2 微噴氣對壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂區(qū)域流場的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
主要符號表
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：2932867