高負荷、高效率壓氣機/風扇設計是航空發(fā)動機實現高推重比、低油耗的關鍵技術。壓氣機/風扇負荷越高,葉片通道內逆壓力梯度越大,葉片吸力面和上下環(huán)壁附面層越厚、越容易產生流動分離。采用附面層吸附方法控制附面層發(fā)展,可有效提高級負荷和級效率。本文研究吸附式風扇氣動優(yōu)化設計方法;建立適用于高負荷吸附式風扇優(yōu)化設計平臺;為了驗證吸附式風扇氣動優(yōu)化設計方法,進行了高壓比吸附式風扇級氣動設計。主要研究工作和研究內容如下:1、吸附式風扇級氣動優(yōu)化設計方法研究通過吸附式風扇氣動優(yōu)化設計方法研究,建立完整的適用于高負荷吸附式風扇級設計平臺,該平臺包括S2流面通流設計模塊、二維葉型（平面、S1流面回轉面）設計模塊和三維葉片優(yōu)化設計模塊。在S2流面通流設計時,由于常規(guī)損失模型不適用于吸附式壓氣機/風扇設計,本文提出采用損失反饋的方法,即將吸附式風扇轉子/靜子的實際損失/效率沿徑向分布作為S2流面通流設計的損失模型。二維葉型設計方法采用優(yōu)化設計方法,將葉型幾何參數與吸氣參數均作為設計變量進行耦合優(yōu)化設計,以考慮葉型參數與吸氣參數的相互影響。三維優(yōu)化設計將葉片沿葉高型面的幾何參數、積疊線彎掠、吸氣參數、子午面幾何參... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省211工程院校

【文章頁數】：240 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 高增壓比壓氣機/風扇發(fā)展現狀
        1.2.1 跨音壓氣機/風扇
        1.2.2 超音壓氣機
        1.2.3 吸附式壓氣機/風扇
    1.3 吸附式壓氣機/風扇的研究
        1.3.1 吸附式壓氣機/風扇的設計特點
        1.3.2 國外研究進展
        1.3.3 國內研究進展
    1.4 本文的研究目的和研究內容
第二章 吸附式風扇氣動設計方法研究
    2.1 吸附式風扇氣動設計方法介紹
    2.2 S2 流面通流設計
        2.2.1 S2 流面流場計算
        2.2.2 吸附式損失模型和損失反饋
    2.3 二維葉型/三維葉片參數化方法
        2.3.1 二維葉型參數化方法
        2.3.2 三維葉片參數化方法
    2.4 流場計算
        2.4.1 二維葉型流場計算方法和葉型表面吸氣處理方法
        2.4.2 三維葉片流場計算方法和葉片表面吸氣處理方法
    2.5 目標函數設定
        2.5.1 二維平面葉型目標函數設定
        2.5.2 二維回轉面葉型目標函數設定
        2.5.3 三維葉片目標函數設定
    2.6 數值最優(yōu)化方法
    2.7 小結
第三章 數值最優(yōu)化方法改進
    3.1 單純形法改進遺傳算法
        3.1.1 單純形法的基本思想
        3.1.2 單純形法改進遺傳算法技術路線
        3.1.3 典型函數測試單純形法改進效果
        3.1.4 吸附式平面葉柵優(yōu)化應用
        3.1.5 葉型和吸氣耦合設計效果驗證
    3.2 變空間尋優(yōu)改進遺傳算法
        3.2.1 BEZIER曲線等價遞推
        3.2.2 典型函數測試變空間尋優(yōu)改進效果
        3.2.3 壓氣機葉柵優(yōu)化應用
    3.3 本章小結
第四章 高壓比吸附式風扇級轉子優(yōu)化設計
    4.1 S2 流面流場計算中轉子主要參數對轉子性能的影響
        4.1.1 轉子進口輪轂比對轉子性能影響分析
        4.1.2 通道內激波數的影響
        4.1.3 葉尖輪緣速度對轉子性能影響分析
    4.2 吸附式風扇轉子S2 流面通流設計
    4.3 轉子S1 流面葉型設計
        4.3.1 轉子S1 流面初始葉型設計
        4.3.2 轉子S1 流面葉型優(yōu)化設計
    4.4 轉子三維流場分析
        4.4.1 轉子三維流場分析
    4.5 轉子三維優(yōu)化設計
        4.5.1 轉子葉根、葉尖三維優(yōu)化設計
        4.5.2 轉子葉尖三維優(yōu)化設計
    4.6 風扇轉子葉根處流動特性分析
    4.7 小結
第五章 關鍵參數影響規(guī)律分析
    5.1 積疊線掠對風扇轉子的氣動影響分析
        5.1.1 葉尖掠對風扇轉子的氣動影響分析
        5.1.2 葉根掠對風扇轉子的氣動影響分析
    5.2 吸氣參數對高壓比吸附式風扇轉子氣動性能影響
        5.2.1 吸氣位置對回轉面葉型氣動性能的影響
        5.2.2 吸氣系數對回轉面葉型氣動性能的影響
    5.3 組合抽吸對風扇轉子氣動性能影響
        5.3.1 吸氣方案
        5.3.2 機匣吸氣規(guī)律研究
            5.3.2.1 吸氣位置
            5.3.2.2 最佳吸氣量
            5.3.2.3 周向槽和弦向槽比較
    5.4 吸氣本身對效率的影響
        5.4.1 吸附式轉子效率定義
        5.4.2 吸附式壓氣機級效率定義
    5.5 本章小結
第六章 高壓比吸附式風扇級靜子優(yōu)化設計
    6.1 靜子S2 流面通流計算
    6.2 靜子S1 流面葉型設計
        6.2.1 靜子S1 流面初始葉型設計
        6.2.2 靜子S1 流面葉型優(yōu)化設計
    6.3 風扇級三維流場分析
    6.4 靜子輪轂三種改進抑制葉根處端壁分離
        6.4.1 靜子輪轂三種改進方案
        6.4.2 靜子輪轂三種改進抑制葉根處端壁分離分析
    6.5 S1/S2 兩類流面設計方法驗證
    6.6 級環(huán)境下靜子優(yōu)化設計
    6.7 小結
第七章 總結與展望
    7.1 研究總結
    7.2 本文的創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文
附錄


【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3633418