壓氣機(jī)／風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流動(dòng)對(duì)壓氣機(jī)性能和穩(wěn)定性有著極其重要的影響,近十年來(lái),人們發(fā)現(xiàn)葉頂泄漏流的存在不僅與轉(zhuǎn)子失速先兆有著密切聯(lián)系,而且在近失速工況附近,葉頂泄漏流還表現(xiàn)出明顯的非定常波動(dòng)特性。因此,對(duì)壓氣機(jī),尤其是被廣泛應(yīng)用的跨音速軸流壓氣機(jī)／風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉頂?shù)姆嵌ǔＰ孤┝鲃?dòng)進(jìn)行深入研究,并在此基礎(chǔ)上尋找高效的擴(kuò)穩(wěn)控制方法,對(duì)于提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其它燃?xì)廨啓C(jī)的氣動(dòng)性能和穩(wěn)定性具有重要意義。 本文以數(shù)值模擬方法為主,實(shí)驗(yàn)為輔,針對(duì)三個(gè)跨音速轉(zhuǎn)子葉頂非定常泄漏流動(dòng)進(jìn)行研究,揭示了葉頂泄漏流的非定常特征、波動(dòng)機(jī)理、起始機(jī)制和空間結(jié)構(gòu),并探索葉頂泄漏流非定常性與旋轉(zhuǎn)失速之間的關(guān)系。 本文的核心內(nèi)容主要分為以下幾個(gè)部分：(1)研究葉頂泄漏流非定常特征,證實(shí)葉頂泄漏流非定常性在跨音轉(zhuǎn)子中的普遍存在性；(2)闡明跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流非定常波動(dòng)機(jī)理和起始機(jī)制；(3)分析跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流動(dòng)的三維空間結(jié)構(gòu)；(4)探索泄漏流前緣溢出機(jī)制及其與葉頂泄漏流非定常性的關(guān)系。 本文首先針對(duì)三個(gè)跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流進(jìn)行非定常數(shù)值模擬,介紹三個(gè)跨音速壓氣機(jī)／風(fēng)扇孤立轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)間隙下,葉頂泄漏流動(dòng)的非定常特征,包括頻率...

【文章頁(yè)數(shù)】：184 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
圖目錄
表目錄
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 旋轉(zhuǎn)失速與葉頂泄漏流關(guān)聯(lián)性研究
        1.2.1 流動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象介紹:旋轉(zhuǎn)失速與喘振
        1.2.2 失速先兆的種類和基本特征
        1.2.3 突尖型失速先兆與葉頂泄漏流的關(guān)聯(lián)性
    1.3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流研究方法
        1.3.1 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流理論模型研究
        1.3.2 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法
        1.3.3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流數(shù)值模擬方法
    1.4 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的研究歷史及最新進(jìn)展
        1.4.1 葉頂泄漏流對(duì)壓氣機(jī)性能的影響
        1.4.2 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的定常特征研究
        1.4.3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常特征及機(jī)理研究
    1.5 本文預(yù)研究的科學(xué)問(wèn)題
    1.6 本文的研究目的和內(nèi)容
2 數(shù)值計(jì)算軟件與硬件平臺(tái)介紹
    2.1 引言
    2.2 FLUENT計(jì)算軟件
        2.2.1 FLUENT前處理軟件GAMBIT
        2.2.2 FLUENT求解方法簡(jiǎn)介
    2.3 分布式網(wǎng)絡(luò)并行硬件平臺(tái)
    2.4 FLUENT計(jì)算軟件數(shù)值模擬結(jié)果的評(píng)估
        2.4.1 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子算例說(shuō)明
        2.4.2 數(shù)值計(jì)算方法
        2.4.3 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證
        2.4.4 湍流模型及壁面函數(shù)的驗(yàn)證
3 跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流非定常特征及其普遍存在性的驗(yàn)證
    3.1 前言
    3.2 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常計(jì)算結(jié)果
        3.2.1 研究對(duì)象及計(jì)算方法
        3.2.2 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常波動(dòng)特征
    3.3 Darmstadt跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 研究對(duì)象和數(shù)值方法介紹
        3.3.2 Darmstadt跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流非定常波動(dòng)特征
    3.4 ND-TAC轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常數(shù)值計(jì)算結(jié)果
        3.4.1 研究對(duì)象與計(jì)算方法
        3.4.2 ND-TAC轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常波動(dòng)特征
    3.5 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子零間隙數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析
    3.6 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子多通道數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析
    3.7 本章小結(jié)
4 跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流非定常波動(dòng)機(jī)理及起始機(jī)制研究
    4.1 前言
    4.2 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常波動(dòng)機(jī)理
    4.3 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流非定常性的起始機(jī)制研究
        4.3.1 質(zhì)量流量工況對(duì)葉頂流場(chǎng)特征的影響
        4.3.2 間隙大小對(duì)98.5%堵塞流量工況下葉頂流場(chǎng)特性的影響
        4.3.3 葉頂泄漏流的非定常性起始機(jī)制
    4.4 Darmstadt跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常波動(dòng)機(jī)理、起始機(jī)制研究
    4.5 ND-TAC轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的非定常波動(dòng)機(jī)理、起始機(jī)制研究
    4.6 本章小結(jié)
5 跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流空間結(jié)構(gòu)的研究
    5.1 引言
    5.2 Darmstadt跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的空間結(jié)構(gòu)
        5.2.1 葉頂泄漏流的二維結(jié)構(gòu)特征
        5.2.2 葉頂泄漏流的三維結(jié)構(gòu)特征
        5.2.3 葉頂泄漏流空間結(jié)構(gòu)與時(shí)間特征的關(guān)系
    5.3 ND-TAC轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的空間結(jié)構(gòu)
        5.3.1 葉頂泄漏流的二維結(jié)構(gòu)特征
        5.3.2 葉頂泄漏流的三維結(jié)構(gòu)特征
        5.3.3 葉頂泄漏流空間結(jié)構(gòu)與時(shí)間特征的關(guān)系
    5.4 NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流的三維空間結(jié)構(gòu)特征
    5.5 討論
    5.6 本章小結(jié)
6 葉頂泄漏流/主流交界面前緣溢出與泄漏流非定常性的關(guān)系
    6.1 引言
    6.2 ND-TAC實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)布置
        6.2.2 測(cè)量裝置
        6.2.3 流動(dòng)可視化成像裝置介紹
    6.3 葉頂泄漏流/主流交界面在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的識(shí)別方法
    6.4 葉頂泄漏流/主流交界面前緣溢出與失速先兆關(guān)聯(lián)性的實(shí)驗(yàn)研究
    6.5 葉頂泄漏流/主流交界面隨流量的變化規(guī)律及機(jī)制
    6.6 進(jìn)口徑向畸變條件對(duì)葉頂泄漏流/主流交界面位置的影響
        6.6.1 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果
        6.6.2 數(shù)值模擬研究結(jié)果
    6.7 Darmstadt和NASA-67跨音速轉(zhuǎn)子葉頂泄漏流/主流交界面隨流量的變化規(guī)律及機(jī)制
    6.8 本章小結(jié)
7 總結(jié)、討論與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 本文的創(chuàng)新之處
    7.3 討論
    7.4 展望
主要符號(hào)說(shuō)明
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的文章及所獲獎(jiǎng)項(xiàng)
致謝



本文編號(hào)：3787411