發(fā)布時(shí)間：2017-05-23 17:13

  本文關(guān)鍵詞：壓氣機(jī)跨聲速轉(zhuǎn)子大渦數(shù)值計(jì)算方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：壓氣機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)是固有非定常的，作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一，壓氣機(jī)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、安全、穩(wěn)定性都有重要的影響。深入研究壓氣機(jī)內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)，揭示其非定常流動(dòng)機(jī)理，可提供必要的分析方法和理論依據(jù)，對(duì)壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。 本文計(jì)算采用的是課題組自主開發(fā)的大渦模擬代碼，程序中引入了六階WENOSYM格式和中心緊致差分格式、雙時(shí)間步隱式時(shí)間推進(jìn)以及相位延遲技術(shù)。分別對(duì)平板邊界層的自然轉(zhuǎn)捩過程、入射斜激波與湍流邊界層相互干擾和某跨音速壓氣機(jī)的1.5級(jí)進(jìn)行了數(shù)值模擬。 首先，引入層流Blasius解疊加T-S擾動(dòng)波入口邊界條件，模擬了平板邊界層的自然轉(zhuǎn)捩過程。分析了發(fā)卡渦、渦環(huán)、渦鏈的生成過程，次生流向渦的產(chǎn)生機(jī)理以及發(fā)卡渦的渦腿并不是完整對(duì)稱的原因，揭示了發(fā)卡渦周圍的上噴下掃運(yùn)動(dòng)和高低速條帶現(xiàn)象，次生渦與壁面相互作用誘導(dǎo)更小的渦生成，如此反復(fù)直至湍流的猝發(fā)。 然后，采用比例縮放法給出湍流進(jìn)口邊界條件，，探討了入射斜激波與湍流邊界層相互作用的機(jī)理。對(duì)入射激波、反射激波、分離區(qū)的相互干擾過程以及激波誘導(dǎo)邊界層分離進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。 然后，本文對(duì)某跨聲速1.5級(jí)壓氣機(jī)的內(nèi)部流場進(jìn)行了計(jì)算。定常計(jì)算對(duì)比了不同出口反壓流場的變化，準(zhǔn)確地獲得了壓氣機(jī)的總體性能參數(shù)。非定常計(jì)算中分別對(duì)尾跡與主流區(qū)的摻混、轉(zhuǎn)子通道激波與附面層的相互干擾過程、激波在導(dǎo)葉通道中的傳播以及轉(zhuǎn)靜干涉現(xiàn)象進(jìn)行了闡述，并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子前緣斜激波周期性地沖擊進(jìn)口零級(jí)導(dǎo)葉尾緣，產(chǎn)生很強(qiáng)的激振力，極易產(chǎn)生高周疲勞。
【關(guān)鍵詞】：大渦模擬 跨音速壓氣機(jī) 邊界層轉(zhuǎn)捩 激波附面層干擾 非定常流動(dòng) 擬序結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景及意義14-17
• 1.2 數(shù)值方法17-19
• 1.3 邊界層轉(zhuǎn)捩19-21
• 1.4 跨聲速壓氣機(jī)的非定常流動(dòng)21-25
• 1.5 本文研究內(nèi)容25-26
• 第二章 大渦模擬控制方程26-33
• 2.1 直角坐標(biāo)系下的三維可壓縮 N-S 方程26-28
• 2.2 控制方程的空間濾波28-30
• 2.3 亞格子模型30-31
• 2.4 本章小節(jié)31-33
• 第三章 數(shù)值方法及邊界條件33-52
• 3.1 有限體積法33-34
• 3.2 方程的空間離散34-36
• 3.2.1 對(duì)流通量的空間離散34-36
• 3.2.2 粘性通量的空間離散36
• 3.3 方程的時(shí)間推進(jìn)36-38
• 3.3.1 顯式時(shí)間推進(jìn)37
• 3.3.2 隱式時(shí)間推進(jìn)37-38
• 3.4 網(wǎng)格生成及并行計(jì)算38-41
• 3.4.1 網(wǎng)格的生成38-39
• 3.4.2 并行計(jì)算39-41
• 3.5 邊界條件設(shè)置41-50
• 3.5.1 入口邊界條件41-48
• 3.5.2 出口邊界條件48-49
• 3.5.3 壁面邊界條件49-50
• 3.5.4 展向邊界條件50
• 3.6 相位延遲法50-51
• 3.7 本章小節(jié)51-52
• 第四章 平板邊界層轉(zhuǎn)捩的大渦模擬52-63
• 4.1 計(jì)算設(shè)定52-54
• 4.1.1 幾何模型52-53
• 4.1.2 流場初始化53-54
• 4.1.3 進(jìn)口邊界條件54
• 4.2 計(jì)算結(jié)果分析54-56
• 4.3 轉(zhuǎn)捩過程的典型渦系結(jié)構(gòu)56-60
• 4.3.1 發(fā)卡渦的形成過程56-58
• 4.3.2 渦環(huán)鏈特征58-60
• 4.4 轉(zhuǎn)捩過程的重要現(xiàn)象分析60-62
• 4.4.1 上噴和下掃60-61
• 4.4.2 高低速條帶61-62
• 4.5 本章小節(jié)62-63
• 第五章 入射斜激波與附面層相互干擾63-69
• 5.1 幾何模型與邊界條件63-64
• 5.2 激波結(jié)構(gòu)分析64-65
• 5.3 平均流場分析65-68
• 5.3.1 時(shí)間平均的流場參數(shù)65-67
• 5.3.2 激波誘導(dǎo)邊界層分離67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 大渦模擬在跨聲速壓氣機(jī)中的應(yīng)用69-94
• 6.1 物理模型與網(wǎng)格69-71
• 6.2 定常計(jì)算結(jié)果分析71-78
• 6.2.1 迭代收斂過程71-72
• 6.2.2 出口反壓為 0.9Pb 時(shí)轉(zhuǎn)子流場馬赫數(shù)分析72
• 6.2.3 出口反壓為 1.0Pb 時(shí)全流場馬赫數(shù)分析72-74
• 6.2.4 葉柵通道中的激波結(jié)構(gòu)74-76
• 6.2.5 出口反壓為 1.0Pb 時(shí)流場渦系結(jié)構(gòu)的發(fā)展76-78
• 6.3 非定常計(jì)算結(jié)果分析78-86
• 6.3.1 迭代收斂史78-79
• 6.3.2 瞬時(shí)流場分析79-84
• 6.3.3 轉(zhuǎn)子通道渦系結(jié)構(gòu)的發(fā)展84-86
• 6.4 跨音速壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)/靜干涉作用86-93
• 6.4.1 轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的激振力87-90
• 6.4.2 進(jìn)口導(dǎo)葉瞬時(shí)壓力分布90-92
• 6.4.3 IGV 表面壓力頻譜分析92-93
• 6.5 本章小結(jié)93-94
• 第七章 總結(jié)與展望94-96
• 7.1 總結(jié)94-95
• 7.2 展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 致謝100-101
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文101

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 路明;孫西歡;李彥軍;范志高;;湍流數(shù)值模擬方法及其特點(diǎn)分析[J];河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

2 王漢青,王志勇,寇廣孝;大渦模擬理論進(jìn)展及其在工程中的應(yīng)用[J];流體機(jī)械;2004年07期

3 連祺祥;;湍流邊界層擬序結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究[J];力學(xué)進(jìn)展;2006年03期

4 李存標(biāo);吳介之;白夜;;壁流動(dòng)中的轉(zhuǎn)捩[J];力學(xué)進(jìn)展;2009年04期

5 劉衛(wèi)東;陳逖;孫明波;范曉檣;梁劍寒;;用于可壓縮壁面湍流LES及DNS入口邊界條件的“回收-調(diào)節(jié)”方法綜述[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2011年03期

6 連祺祥,郭輝;湍流邊界層中下掃流與“反發(fā)卡渦”[J];物理學(xué)報(bào);2004年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳林;邊界層轉(zhuǎn)捩過程的渦系結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)捩機(jī)理研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：壓氣機(jī)跨聲速轉(zhuǎn)子大渦數(shù)值計(jì)算方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：388580