【摘要】：燃?xì)廨啓C(jī)作為一種動(dòng)力機(jī)械裝備,在我國(guó)能源發(fā)電和艦船應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。而轉(zhuǎn)子葉頂間隙泄漏流的存在,對(duì)葉片軸向載荷、油耗等均產(chǎn)生重要影響。因此,對(duì)間隙泄漏流進(jìn)行抑制一直是渦輪領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而,當(dāng)前采用單一抑制方法和常規(guī)設(shè)計(jì)抑制葉尖泄漏的潛力已接近極限。本文將結(jié)合理論分析與數(shù)值模擬來(lái)研究自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合對(duì)渦輪葉尖泄漏流的抑制影響。首先以低速平面葉柵為研究對(duì)象,暫不考慮泄漏流動(dòng)對(duì)通道主流的影響,考察了單排自發(fā)射流孔數(shù)、多排自發(fā)射流的排列方式葉尖泄漏的抑制效果。在此基礎(chǔ)上,研究了壓力面射流耦合單凹槽模型的泄漏抑制技術(shù),篩選出與之匹配的復(fù)合被動(dòng)耦合方案,最終獲得了比單一控制方法更優(yōu)的泄漏抑制效果。為具有良好的流體耦合特性的自發(fā)射流耦合葉頂凹槽葉型的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ),并且對(duì)自發(fā)射流和葉頂凹槽兩種被動(dòng)抑制方式之間的流體耦合機(jī)理有了更深的理解。此外,提出在自發(fā)射流組合凹槽模型內(nèi)加置溝槽方案,得到了4種不同溝槽類(lèi)型及尺寸的抑制間隙泄漏效果。在三維真實(shí)模型下,對(duì)自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合開(kāi)展研究,模擬計(jì)算5種典型自發(fā)射流耦合葉頂凹槽的抑制間隙泄漏效果,獲取了各葉型的間隙泄漏量、馬赫數(shù)和流線(xiàn)分布以及葉片周向載荷分布。結(jié)果表明,自發(fā)射流耦合單凹槽抑制間隙泄漏效果較單一控制方法效果更好。在此基礎(chǔ)上,增加凹槽,能進(jìn)一步提升抑制渦輪間隙泄漏效果。此外,合理的自發(fā)射組合雙凹槽能放大強(qiáng)化流體耦合作用,典型的有中間射流耦合雙凹槽和壓力面射流耦合雙凹槽葉型,不合理的組合無(wú)助于甚至惡化流體耦合效應(yīng),如吸力面射流耦合雙凹槽。最后,考慮到一些真實(shí)工況因素可能對(duì)二者的流體耦合存在影響,因此建立了三維的流場(chǎng)模型,模擬了葉柵進(jìn)口溫度、進(jìn)口沖角以及端壁運(yùn)動(dòng)等真實(shí)工況因素對(duì)自發(fā)射流耦合葉頂凹槽抑制葉尖間隙泄漏流的影響,并對(duì)其葉尖馬赫數(shù)和流線(xiàn)分布、葉片周向載荷分布進(jìn)行了分析。綜上可發(fā)現(xiàn),利用自發(fā)射流和葉頂凹槽耦合模型對(duì)渦輪葉頂間隙泄漏流進(jìn)行抑制這一構(gòu)想具有一定的潛力和研究?jī)r(jià)值,并確定了將來(lái)的課題研究繼續(xù)開(kāi)展的方向。
【圖文】：

第 1 章 緒 論第 1 章 緒 論1.1 研究背景及意義燃?xì)廨啓C(jī)作為一種重要的動(dòng)力葉輪機(jī)械(圖 1-1a )，其發(fā)展代表著我國(guó)重型設(shè)水平，并且在國(guó)防、能源和交通等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前獨(dú)立研制氣輪機(jī)的核心技術(shù)掌握在美、英等少數(shù)國(guó)家手中，而我國(guó)研制燃?xì)廨啓C(jī)起步早但展較慢，因此在這方面同國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在較大差距[1]。因此，發(fā)展自主燃輪機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，對(duì)加強(qiáng)我國(guó)能源及國(guó)防安全具有重大戰(zhàn)略意

第 1 章 緒 論條，單邊吸力面肋條、以及雙邊肋條（即凹槽）。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)吸力面肋力面肋條[24]抑制泄漏效果不理想。文獻(xiàn)[25-26]通過(guò)分析凹槽的肋條寬度和漏的影響，得出葉頂加置凹槽可有效抑制間隙泄漏流。不僅如此，有學(xué)者凹槽的前緣開(kāi)口或者尾緣開(kāi)口對(duì)葉場(chǎng)流動(dòng)和葉頂間隙損失均存在影響[27]。泄漏量，不少學(xué)者還分析了凹槽狀葉頂?shù)膫鳠崽匦砸约鞍疾坌螒B(tài)對(duì)軸流風(fēng)動(dòng)葉氣動(dòng)性能的影響[28-32]。此外，有學(xué)者提出新的創(chuàng)新點(diǎn)，，葉學(xué)民[33]等研雙凹槽對(duì)軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能和振動(dòng)特性的影響，研究表明在葉頂加裝雙凹泄漏流量顯著下降，且下降幅度隨開(kāi)槽深度的增加而趨緩。Joo 等[34]發(fā)現(xiàn)組小翼可以明顯控制間隙泄漏流。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK473

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本文編號(hào)：2710533