本文關(guān)鍵詞：高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)損失機(jī)理及相似�；难芯�

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【摘要】：高溫氣冷堆以其固有的安全性和經(jīng)濟(jì)性，是最有希望成為第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的技術(shù)之一。作為高溫氣冷堆的重要工作部件，氦氣壓氣機(jī)的穩(wěn)定和高效工作具有重要的意義。從公開發(fā)表的文獻(xiàn)來看，涉及氦氣壓氣機(jī)氣動設(shè)計(jì)部分很少。盡管在空氣壓氣機(jī)葉柵流動方面已經(jīng)取得一定的成果，但空氣和氦氣的物性相差較大，氦氣的壓縮機(jī)理和設(shè)計(jì)方法還不夠深入，特別是對于高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵中邊界層流動分離方面及其特性的研究還有待深入。 本文以高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)二維平面葉柵為研究對象，利用數(shù)值模擬方法，基于γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型，對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵進(jìn)行不同來流攻角、不同雷諾數(shù)及不同馬赫數(shù)等來流條件下的葉柵流場計(jì)算，結(jié)合葉柵表面附面層計(jì)算程序，研究來流條件的變化對氦氣逆壓流動附面層發(fā)展的影響規(guī)律，對氦氣壓氣機(jī)的流場特點(diǎn)、損失機(jī)理進(jìn)行分析；研究不同負(fù)荷及不同葉型特點(diǎn)的氦氣壓氣機(jī)葉柵附面層流動情況。研究結(jié)果表明，隨著沖角、馬赫數(shù)的增大和來流雷諾數(shù)的減小，高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵吸力面轉(zhuǎn)捩點(diǎn)位置提前，轉(zhuǎn)捩過程加劇，使得吸力面附面層位移厚度迅速增大，導(dǎo)致葉柵總壓損失增大�；谙嗨颇；碚�，進(jìn)行氦氣壓氣機(jī)不同工質(zhì)氣動性能的數(shù)值模擬計(jì)算，分析了三種不同負(fù)荷葉型下的氦氣和空氣流動差異性，研究結(jié)果表明，隨著葉柵負(fù)荷的增加，工質(zhì)粘性項(xiàng)作用增強(qiáng)，氦氣與空氣葉柵流動差異性逐漸增大。并從理論方面對不同工質(zhì)相似模化偏差進(jìn)行分析。結(jié)果表明，對于不同工質(zhì)間的相似�；S著馬赫數(shù)的增加，不同工質(zhì)間的相似模化偏差逐漸增大，且使用馬赫數(shù)作為模化準(zhǔn)則的產(chǎn)生的偏差要大于使用歐拉數(shù)作為�；瘻�(zhǔn)則的相應(yīng)值。 分析了端壁邊界層中流體的運(yùn)動規(guī)律，指出端壁邊界層距離葉柵表面距離不同的流線具有不同的流向動量，因此具有不同的流動特點(diǎn)，研究結(jié)果進(jìn)一步加深對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵中流體運(yùn)動和發(fā)展的認(rèn)識；針對高負(fù)荷氦氣矩形葉柵端部流動情況差，損失較高的情況，研究具有不同負(fù)荷和不同彎角及彎高的高負(fù)荷葉柵的流動結(jié)構(gòu)及角區(qū)失速情況。結(jié)果表明，隨著葉柵負(fù)荷和沖角的增加，高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵分離形態(tài)由開式向閉式分離轉(zhuǎn)化，，對于高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)，恰當(dāng)?shù)娜~片彎角和彎高可以有效改善高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)端部流動狀況，減少端部低能流體的堆積，使葉片吸力面的分離形態(tài)變得簡單，減小分離范圍。
【關(guān)鍵詞】：氦氣壓氣機(jī) 高負(fù)荷 附面層 相似�；� 分離結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 氣冷堆的發(fā)展12-15
• 1.2.1 模塊式高溫氣冷堆12-13
• 1.2.2 超高溫氣冷堆13-15
• 1.3 國外氦氣壓氣機(jī)技術(shù)的研究15-17
• 1.3.1 EVO 及其技術(shù)成果15
• 1.3.2 PBMR 及其技術(shù)成果15-16
• 1.3.3 GM-MTR 及其技術(shù)成果16
• 1.3.4 HTTR 及其技術(shù)成果16-17
• 1.4 國內(nèi)氦氣壓氣機(jī)技術(shù)的研究17-19
• 1.5 氦氣物性及氦氣壓氣機(jī)特點(diǎn)19-20
• 1.5.1 氦氣物性19
• 1.5.2 氦氣壓氣機(jī)特點(diǎn)19-20
• 1.6 氦氣與空氣相似�；膯栴}20-21
• 1.7 本文的主要工作21-23
• 第2章 氦氣壓氣機(jī)葉柵數(shù)值計(jì)算方法23-32
• 2.1 引言23
• 2.2 數(shù)值方法23-27
• 2.2.1 基本控制方程23-25
• 2.2.2 SST 湍流模型25-26
• 2.2.3 γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型26-27
• 2.3 網(wǎng)格生成及邊界條件27-28
• 2.3.1 網(wǎng)格生成27
• 2.3.2 邊界條件27-28
• 2.3.3 數(shù)據(jù)處理公式28
• 2.4 湍流模型校核28-31
• 2.4.1 網(wǎng)格及邊界條件30
• 2.4.2 計(jì)算結(jié)果分析30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)二維平面葉柵特性研究32-57
• 3.1 引言32
• 3.2 數(shù)值計(jì)算方法及方案32-33
• 3.3 高負(fù)荷氦氣平面葉柵特性研究33-35
• 3.3.1 模型構(gòu)建及網(wǎng)格劃分33
• 3.3.2 計(jì)算求解方法及葉型參數(shù)33-34
• 3.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析34-35
• 3.4 不同來流條件下高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵附面層氣動特性35-39
• 3.4.1 沖角變化對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵附面層特性影響35-37
• 3.4.2 雷諾數(shù)變化對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵附面層特性影響37-38
• 3.4.3 馬赫數(shù)變化對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)葉柵附面層特性影響38-39
• 3.5 三種不同葉柵附面層特性的分析39-45
• 3.6 氦氣與空氣壓氣機(jī)平面葉柵相似�；治�45-56
• 3.6.1 總壓損失及折轉(zhuǎn)角隨沖角變化47-49
• 3.6.2 表面壓力系數(shù)及邊界層發(fā)展隨沖角變化49-52
• 3.6.3 吸力面壁面剪切系數(shù)隨沖角變化52-53
• 3.6.4 �；瘻�(zhǔn)則數(shù)偏差近似推導(dǎo)53-56
• 3.7 本章小結(jié)56-57
• 第4章 高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)矩形葉柵性能研究57-79
• 4.1 引言57
• 4.2 數(shù)值計(jì)算方法及方案57-58
• 4.3 彎角對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)矩形葉柵分離結(jié)構(gòu)的影響58-66
• 4.3.1 彎角對葉柵流動分離與旋渦結(jié)構(gòu)的影響58-63
• 4.3.2 彎角對葉片表面壓力的影響63-65
• 4.3.3 彎角對損失分布的影響65-66
• 4.4 彎高對高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)矩形葉柵分離結(jié)構(gòu)的影響66-69
• 4.5 高負(fù)荷氦氣壓氣機(jī)矩形葉柵相似�；治�69-78
• 4.5.1 流動分離與旋渦結(jié)構(gòu)的對比分析69-75
• 4.5.2 葉片表面壓力系數(shù)及剪切系數(shù)的對比分析75-76
• 4.5.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對比分析76-78
• 4.6 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論與展望79-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：972660