本文關(guān)鍵詞：1.5級軸流跨音壓氣機(jī)氣動特性的實驗和數(shù)值計算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代軸流壓氣機(jī)正向著高負(fù)荷、高壓比、寬穩(wěn)定工作范圍的方向發(fā)展,而超、跨音壓氣機(jī)的壓比高,流動復(fù)雜,葉柵中存在激波以及其與邊界層、通道渦干涉等現(xiàn)象,因而對軸流跨音壓氣機(jī)的研究顯得十分重要本文以某F級燃機(jī)首級模化的1.5級跨音壓氣機(jī)作為研究對象,通過實驗和數(shù)值計算兩個方面展開研究。實驗方面,完善了實驗臺測量系統(tǒng),整個測量系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng):壓氣機(jī)總體性能的測量系統(tǒng);壓氣機(jī)失速和喘振的檢測系統(tǒng);壓氣機(jī)機(jī)匣靜壓的測量系統(tǒng),這部分又包含壓氣機(jī)沿軸向機(jī)匣靜壓分布,以及動葉頂部靜壓分布兩個部分。數(shù)值計算方面,對該壓氣機(jī)進(jìn)行建模,并進(jìn)行定常數(shù)值計算和非定常數(shù)值計算,對該壓氣機(jī)性能及流動狀況進(jìn)行了詳細(xì)的分析。實驗研究表明:實驗臺測量系統(tǒng)良好,能夠獲得壓氣機(jī)完整地性能曲線;測得在10000rpm轉(zhuǎn)速下,失速團(tuán)沿周向傳播速度大約為壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的0.67倍;通過對壓氣機(jī)沿軸向靜壓的分布測量發(fā)現(xiàn),空氣經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉加速,而主要的增壓過程是在壓氣機(jī)級中完成的;本文發(fā)現(xiàn)采用BP神經(jīng)網(wǎng)格方法能夠相對較好的復(fù)現(xiàn)動葉機(jī)匣靜壓流場分布情況,動葉頂部泄漏流會隨著壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的增大和流量的減小,強(qiáng)度會不斷變大;利用快速傅立葉變換將動葉頂部非定常壓力場時域圖轉(zhuǎn)換成頻譜圖,分析主頻幅值發(fā)現(xiàn),機(jī)匣靜壓的波動主要出現(xiàn)在動葉前半部分,而且這種波動隨著轉(zhuǎn)速增大以及流量減小而增大;數(shù)值計算表明:通過對比實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),所使用的數(shù)值計算方法能夠很好地獲得壓氣機(jī)的性能曲線。本文分析了壓氣機(jī)三個典型工況即近堵塞點、近設(shè)計點、近失速工況下的流動特征,研究了壓氣機(jī)不同葉片通道的激波和流動分離現(xiàn)象。分析了壓氣機(jī)氣動參數(shù)在葉高方向的分布與流動狀況的對應(yīng)情況。動葉頂部間隙區(qū)域的泄漏流動包括始于動葉吸力面前緣的泄漏渦,以及會撞擊相鄰動葉片位于動葉中部的泄漏流,和位于動葉尾部的泄漏流,發(fā)現(xiàn)動葉頂部泄漏渦的強(qiáng)度隨著壓氣機(jī)流量的減小以及動葉頂部間隙的變大而增大。非定常計算發(fā)現(xiàn)了動葉頂部泄漏流沿動葉旋轉(zhuǎn)方向相反的方向(相對動葉坐標(biāo)),以2倍的動葉葉柵通過速度向相鄰的動葉傳播。
【關(guān)鍵詞】：1.5級軸流壓氣機(jī) 實驗臺 數(shù)值計算 泄漏流
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH453
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-19
• 1.1 研究背景8-12
• 1.1.1 壓氣機(jī)內(nèi)復(fù)雜流動研究9-10
• 1.1.2 壓氣機(jī)失速先兆和機(jī)理研究10-12
• 1.2 國內(nèi)外壓氣機(jī)臺實驗研究進(jìn)展12-18
• 1.2.1 低速大尺寸軸流壓氣機(jī)的研究進(jìn)展12
• 1.2.2 國內(nèi)外基于跨音實驗臺及相關(guān)的研究工作12-18
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 實驗臺與測量系統(tǒng)19-37
• 2.1 實驗臺系統(tǒng)19-27
• 2.1.1 壓氣機(jī)20-22
• 2.1.2 動力系統(tǒng)22-23
• 2.1.3 潤滑冷卻系統(tǒng)23-25
• 2.1.4 進(jìn)、排氣系統(tǒng)25-27
• 2.2 實驗測量系統(tǒng)27-36
• 2.2.1 壓氣機(jī)性能測量28-30
• 2.2.2 失速、喘振信號檢測系統(tǒng)30-31
• 2.2.3 壓氣機(jī)機(jī)匣靜壓測量31-33
• 2.2.4 實驗測量數(shù)采系統(tǒng)33-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第3章 1.5 級軸流壓氣機(jī)實驗研究37-54
• 3.1 壓氣機(jī)性能研究37-41
• 3.1.1 壓氣機(jī)性能曲線37-38
• 3.1.2 壓氣機(jī)失速現(xiàn)象的探究38-41
• 3.2 沿軸向機(jī)匣靜壓分布41-44
• 3.3 動葉機(jī)匣靜壓分布44-53
• 3.3.1 動葉機(jī)匣靜壓復(fù)現(xiàn)方法研究45-47
• 3.3.2 靜壓實驗結(jié)果的復(fù)現(xiàn)47-50
• 3.3.3 靜壓實驗數(shù)據(jù)頻譜分析50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 數(shù)值計算的理論基礎(chǔ)54-61
• 4.1 控制方程組54-56
• 4.2 湍流模型56-58
• 4.3 網(wǎng)格劃分58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 數(shù)值計算與實驗結(jié)果對比61-89
• 5.1 定常計算設(shè)置61-65
• 5.1.1 研究對象61
• 5.1.2 計算網(wǎng)格劃分61-63
• 5.1.3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證63-64
• 5.1.4 計算參數(shù)的設(shè)置64-65
• 5.2 定常計算結(jié)果65-81
• 5.2.1 壓氣機(jī)總體性能曲線與實驗結(jié)果對比65-66
• 5.2.2 典型工況下的流動特性66-71
• 5.2.3 葉高方向的氣動參數(shù)變化71-74
• 5.2.4 動葉機(jī)匣靜壓數(shù)值計算和實驗結(jié)果對比74-75
• 5.2.5 頂部泄漏流部分75-81
• 5.3 非定常計算設(shè)置過程81-85
• 5.3.1 壓氣機(jī)非定常的計算81-84
• 5.3.2 非定常計算點壓氣機(jī)性能曲線上定位84-85
• 5.4 非定常計算的結(jié)果分析85-88
• 5.4.1 壓氣機(jī)動葉頂部泄漏流流動規(guī)律85-88
• 5.5 本章小結(jié)88-89
• 第6章 結(jié)論與展望89-92
• 6.1 結(jié)論89-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 致謝95-97
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果97

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