在葉輪機(jī)械研究領(lǐng)域中應(yīng)用彎掠葉片技術(shù)具有提高氣動(dòng)效率、減小流動(dòng)損失、拓寬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行工況范圍和降低氣動(dòng)噪聲等顯著優(yōu)點(diǎn),目前已逐漸成為葉輪機(jī)械研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 本文以低壓軸流風(fēng)扇周向彎曲旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉片為研究對(duì)象,采用遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的組合優(yōu)化方法,對(duì)周向彎曲動(dòng)葉的彎曲方向和彎曲角度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。并進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬等研究手段,分別探討了周向彎曲方向和周向前彎角度大小對(duì)低壓軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)和聲學(xué)性能的影響及其內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。此外,采用PIV激光流場(chǎng)測(cè)試手段在國(guó)內(nèi)首次系統(tǒng)研究了彎掠葉片周向彎曲方向和彎角大小對(duì)于旋轉(zhuǎn)動(dòng)葉葉頂泄漏渦的影響規(guī)律。 本文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下: 1、論文以T35型低壓軸流風(fēng)扇葉片為設(shè)計(jì)原型,采用遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的組合優(yōu)化方法,對(duì)周向彎曲動(dòng)葉的彎曲方向和彎曲角度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)得到的周向前彎角度為6.1o的優(yōu)化葉輪各項(xiàng)氣動(dòng)和聲學(xué)性能指標(biāo)均明顯優(yōu)于原型葉輪,同時(shí)有效解決了常規(guī)彎掠葉片設(shè)計(jì)中周向前彎葉片壓升降低的缺陷。與原型葉輪相比,優(yōu)化后的葉輪全壓系數(shù)提高3.56%,氣動(dòng)效率提高1.27%,穩(wěn)定工作范圍增加36.4%,同時(shí)比A聲壓級(jí)降低了...

【文章頁(yè)數(shù)】：173 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 課題意義和研究現(xiàn)狀
        1.1.1 課題意義
        1.1.2 彎掠動(dòng)葉研究現(xiàn)狀
        1.1.3 動(dòng)葉葉頂間隙流動(dòng)研究現(xiàn)狀
        1.1.4 葉輪機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀
    1.2 本文研究目的和工作內(nèi)容
第二章 周向彎曲葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.1 彎掠葉片設(shè)計(jì)背景
        2.1.1 軸流風(fēng)扇彎掠動(dòng)葉片定義
        2.1.2 周向彎曲葉片設(shè)計(jì)背景
    2.2 周向彎曲葉片的優(yōu)化
        2.2.1 優(yōu)化算法的基本原理
        2.2.2 周向彎曲葉片的優(yōu)化過(guò)程
        2.2.3 周向彎曲葉片的優(yōu)化結(jié)果
    2.3 葉片設(shè)計(jì)參數(shù)和幾何特征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)量技術(shù)
    3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    3.2 五孔探針測(cè)量技術(shù)
        3.2.1 五孔探針工作原理及其校準(zhǔn)過(guò)程
        3.2.2 五孔探針測(cè)量方法及其數(shù)據(jù)處理
    3.3 PIV 測(cè)量技術(shù)
        3.3.1 PIV 測(cè)速系統(tǒng)原理
        3.3.2 PIV 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.3.3 PIV 實(shí)驗(yàn)步驟
    3.4 本章小結(jié)
第四章 不同周向彎曲葉片氣動(dòng)性能和出口流場(chǎng)試驗(yàn)研究及其比較
    4.1 性能測(cè)量的不確定度評(píng)估
        4.1.1 不確定度評(píng)估的意義及分類
        4.1.2 不確定度評(píng)估的步驟
        4.1.3 葉輪氣動(dòng)性能試驗(yàn)測(cè)量的不確定度評(píng)估
        4.1.4 葉輪聲學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)量的不確定度評(píng)估
    4.2 葉片的周向彎曲方向?qū)π阅艿挠绊?br>        4.2.1 總體氣動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.2.2 氣動(dòng)聲學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.2.3 出口流場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.3 葉片的周向前彎角度對(duì)性能的影響
        4.3.1 總體氣動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.2 氣動(dòng)聲學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.3 出口流場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 不同周向彎曲葉片內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值研究及其比較
    5.1 計(jì)算方法
        5.1.1 控制方程
        5.1.2 湍流模型
        5.1.3 控制方程的離散化
    5.2 葉輪流場(chǎng)的數(shù)值模擬
        5.2.1 計(jì)算網(wǎng)格劃分
        5.2.2 計(jì)算條件設(shè)置
        5.2.3 數(shù)值迭代結(jié)果
    5.3 計(jì)算結(jié)果分析
        5.3.1 計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
        5.3.2 不同周向彎曲方向葉片內(nèi)部流動(dòng)分析
        5.3.3 不同周向前彎葉片內(nèi)部流動(dòng)分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 周向彎曲葉片葉頂泄漏流動(dòng) PIV 實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值分析
    6.1 葉頂泄漏流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量位置布置
        6.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
        6.1.3 葉頂泄漏渦渦心位置的不確定度評(píng)估
    6.2 葉片的周向彎曲方向?qū)θ~頂區(qū)域流動(dòng)的影響
        6.2.1 葉頂泄漏流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        6.2.2 葉頂流場(chǎng)的數(shù)值分析
    6.3 不同周向前彎葉片對(duì)葉頂流場(chǎng)的影響
        6.3.1 葉頂泄漏流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        6.3.2 葉頂流場(chǎng)的數(shù)值分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 周向彎曲葉片內(nèi)部流動(dòng)特征及對(duì)氣動(dòng)性能影響的機(jī)理分析
    7.1 軸流風(fēng)扇內(nèi)部流動(dòng)分析
    7.2 周向彎曲葉片對(duì)二次流動(dòng)的控制
    7.3 周向彎曲葉片對(duì)風(fēng)扇總體性能的影響
    7.4 周向彎曲葉片對(duì)葉頂間隙流場(chǎng)的影響
        7.4.1 葉頂間隙流場(chǎng)對(duì)風(fēng)扇總體氣動(dòng)性能的影響
        7.4.2 周向彎曲葉片對(duì)葉頂間隙流動(dòng)的作用
    7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 研究工作總結(jié)
    8.2 本文工作創(chuàng)新
    8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間主要研究成果



本文編號(hào)：3865803