發(fā)布時(shí)間：2020-08-27 22:57

【摘要】： 由于葉輪的旋轉(zhuǎn),葉輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)是非定常的。在設(shè)計(jì)和計(jì)算中,我們就需要考慮非定常的特性。時(shí)序效應(yīng),作為一種利用非定常特性以提高葉輪機(jī)械氣動(dòng)性能的方法,受到研究者關(guān)注。 所謂葉輪機(jī)械時(shí)序效應(yīng),即指改變前后級(jí)同名葉片周向相對(duì)位置,會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械性能產(chǎn)生影響。本文采用CFD方法來研究時(shí)序效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,提出相關(guān)公式對(duì)軸流葉輪機(jī)械前后級(jí)進(jìn)行時(shí)序定位。論文采用Numeca軟件對(duì)NASA實(shí)驗(yàn)用1.5級(jí)(靜/轉(zhuǎn)/靜)軸流壓氣機(jī)進(jìn)行了二維以及三維非定常數(shù)值模擬,同時(shí)引入漢諾威大學(xué)的1.5級(jí)實(shí)驗(yàn)透平二維計(jì)算以及對(duì)應(yīng)的全通道環(huán)列計(jì)算作為比較,根據(jù)計(jì)算的結(jié)果,分析出時(shí)序效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理主要在于兩方面:一.動(dòng)葉的非定常氣動(dòng)力受到前排靜葉尾跡擾動(dòng)以及后排葉柵中周期性變化的壓力場(chǎng)所產(chǎn)生的勢(shì)擾動(dòng)的同時(shí)影響,時(shí)序位置的改變,會(huì)使兩種擾動(dòng)產(chǎn)生有利或不利的迭加,從而減小或增大了動(dòng)葉表面的非定常氣動(dòng)力。二.第一級(jí)靜葉尾跡在最佳時(shí)序位置時(shí),與第二級(jí)靜葉附面層發(fā)生了有利的干擾,從而減小了流動(dòng)損失,使得效率有所提高。在機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)該1.5級(jí)軸流透平及壓縮機(jī)算例,我們對(duì)時(shí)序定位的方法在二維以及三維上均進(jìn)行了探討,以期達(dá)到最佳效率及氣動(dòng)性能。二維定位上,提出了簡(jiǎn)化的公式,并利用數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,該時(shí)序定位方法具有一定的參考價(jià)值。三維時(shí)序定位本文嘗試改變第二級(jí)靜葉前緣線的形狀,以期達(dá)到最大化時(shí)序效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH453
【圖文】：

klebF 是 Klebanoff 間歇函數(shù)，表達(dá)式是：6 max( ) [1 5.5( ) ]klebklebC yF yy = +idifU 是平均速度分布中最大值和最小值之差，幾個(gè)�；�(shù)的值為：A+=2.6，klebC =0.wkC =1�？梢钥闯觯字Z應(yīng)力完全由當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐钠骄鲄?shù)的代數(shù)關(guān)系式所決定。2.1.3 各算例計(jì)算網(wǎng)格及邊界條件的選取計(jì)算分軸流壓氣機(jī)二維及三維工況；軸流透平的二維和準(zhǔn)三維全通道工況。1.5 級(jí)壓氣機(jī)工況模型的選擇： 計(jì)算壓氣機(jī)的二維計(jì)算選取的實(shí)際上是一個(gè)環(huán)面，截取于實(shí)際三維模型的中徑截面，該三維壓氣機(jī)的動(dòng)靜葉片均為 20 片，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為 5400r/min，設(shè)計(jì)流量為：5.06kg/s，原始葉型為 NASA 標(biāo)準(zhǔn)翼型 。二維計(jì)算采用的是 HO 型網(wǎng)格，如圖 1 所示，加密靠近葉片壁面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，圖2.1 同時(shí)示出了邊界處的網(wǎng)格情況，各網(wǎng)格塊的網(wǎng)格分布進(jìn)口、一級(jí)靜葉、動(dòng)葉、二級(jí)靜葉、出口分別為：85×33、61×365、61×465、61×365、73×33，徑向設(shè)置為一層網(wǎng)格，厚度為 0.78mm，該 1.5 級(jí)壓氣機(jī)總網(wǎng)格數(shù)為 156218，網(wǎng)格如下圖所示：

圖 2.2 三維壓氣機(jī)算例網(wǎng)格圖Fig.2.2 1.5 stages compressor’s 3D mesh邊界條件設(shè)置如下：總壓： 101325inp =Pa溫度： 288inT =K靜壓： 103000outp =Pa常計(jì)算，初場(chǎng)為對(duì)應(yīng)的定常計(jì)算結(jié)果，一個(gè)柵距通道轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)，間步,迭代 20 個(gè)周期后，所有參數(shù)均出現(xiàn)周期性變化，從而確定收斂工況的選擇：動(dòng)靜葉片均為 29（為了計(jì)算方便，此處做了約化處理，，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為 7500r/mn，設(shè)計(jì)流量為 7.8kg/s，二維計(jì)算截取中徑近網(wǎng)格進(jìn)行加密。計(jì)算控制方程是雷諾平均 N-S 方程，由于零方程以及可以比較好的模擬附著邊界層湍流，因此選用 B-L 湍流模型，總網(wǎng)格數(shù)為 156218，徑向設(shè)置為一層網(wǎng)格，厚度為 0.78mm，網(wǎng)格時(shí)，將單通道環(huán)繞一圈形成了全通道的網(wǎng)格，如圖 2.4 所示，非定

第 12 頁圖 2.4 透平環(huán)列全通道計(jì)算網(wǎng)格Fig.2.4 Turbine’s all around channels mesh氣機(jī)非定常計(jì)算結(jié)果分析氣機(jī)非定常計(jì)算與定常計(jì)算性能的比較葉輪機(jī)械流場(chǎng)的非定常性做了介紹，非定常是葉輪機(jī) CFD 軟件，從壓氣機(jī)的數(shù)值計(jì)算方法及計(jì)算結(jié)果上對(duì)介紹。非定常計(jì)算和定常計(jì)算最大的區(qū)別在于計(jì)算方了時(shí)間變量，在葉排間數(shù)據(jù)傳遞上，兩者也存在著很

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 馬廣健;基于控制載荷法的離心風(fēng)機(jī)單板葉片設(shè)計(jì)與內(nèi)部流場(chǎng)分析[D];上海交通大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2806719