本文關(guān)鍵詞：鋸齒尾緣葉片的氣動性能研究

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【摘要】：作為航空渦輪發(fā)動機的主要部件,風(fēng)扇/壓氣機的性能節(jié)節(jié)攀升,主要表現(xiàn)在滿足穩(wěn)定裕度條件下,單級壓比、總壓比和效率的不斷提升。然而,隨著風(fēng)扇/壓氣機級負荷的不斷提高,對其各項性能也提出了更加苛刻的要求。而穩(wěn)定性是其中最重要的性能指標之一,因此,提升風(fēng)扇/壓氣機的穩(wěn)定性,也就可以有效提高風(fēng)扇/壓氣機的壓比,使得研制出更加高效率高負荷的風(fēng)扇/壓氣機成為可能。鑒于葉片尾跡對下游葉片瞬態(tài)攻角、葉背附面層的影響,從而影響壓氣機穩(wěn)定性,設(shè)想通過合理組織尾跡流來改善壓氣機的穩(wěn)定性,提出一種利用鋸齒流向渦管對主流卷吸、以及流向渦管與尾跡剪切層的相互作用用于增強風(fēng)扇/壓氣機穩(wěn)定性的鋸齒尾緣葉片�？紤]到壓氣機內(nèi)部鋸齒尾緣葉片研究的復(fù)雜性,本文主要研究鋸齒尾緣葉片對平面葉柵性能的影響。關(guān)于鋸齒尾緣葉片的具體形式,本文選取了三種鋸齒尾緣形狀的葉片:三角齒、梯形齒、圓齒。本文利用計算流體力學(xué)原理數(shù)值模擬計算了三種鋸齒尾緣葉片及基準葉片平面葉柵的流場,分析了其固有的非定常流動。此外,在平面葉柵風(fēng)洞試驗臺上完成了三角形鋸齒尾緣葉片和基準葉片的實驗,得出了兩種平面葉柵的流動特性并加以分析。通過數(shù)值模擬計算及實驗研究,發(fā)現(xiàn)三種形狀的鋸齒尾緣葉片都可以有效降低總壓損失,但同時氣流轉(zhuǎn)折角也降低了,這表明鋸齒尾緣葉片的輪緣功下降了。通過對鋸齒尾緣葉片及基準葉片平面葉柵流場的研究,可以發(fā)現(xiàn)鋸齒尾緣葉片可以抑制葉片表面分離渦的形成與發(fā)展,使葉片尾跡區(qū)內(nèi)各參數(shù)分布更加均勻,可以有效改善葉片尾跡形態(tài)、加強尾跡與主流間的摻混、降低尾跡虧損。總體分析,三角形鋸齒尾緣葉片的總體性能最好�？梢灶A(yù)期這可以有效降低上游葉片尾跡對下游葉片流動的負面影響,從而延緩誘發(fā)壓氣機失速,拓寬壓氣機穩(wěn)定裕度。
【關(guān)鍵詞】：鋸齒尾緣 氣動性能 尾跡流動 平面葉柵 渦分布
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V231.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3 研究目標和主要研究內(nèi)容及研究方案19-22
• 1.3.1 研究目標19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19
• 1.3.3 研究方案19-22
• 第二章 數(shù)值模擬的基本原理及方法22-29
• 2.1 計算流體力學(xué)的基本原理22-24
• 2.1.1 流動控制方程22
• 2.1.2 湍流模型22-24
• 2.1.3 湍流模型對網(wǎng)格的要求24
• 2.2 數(shù)值模擬方法24-28
• 2.2.1 計算模型24-26
• 2.2.2 計算網(wǎng)格26-27
• 2.2.3 湍流模型與邊界條件27
• 2.2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證27-28
• 2.3 小結(jié)28-29
• 第三章 鋸齒尾緣葉片性能的數(shù)值模擬研究29-49
• 3.1 鋸齒尾緣葉片平面葉柵正常特性分析29-32
• 3.2 鋸齒尾緣葉片及基準葉片的流場對比分析32-48
• 3.2.1 鋸齒尾緣對流場總壓分布的影響32-37
• 3.2.2 鋸齒尾緣對流場速度分布的影響37-43
• 3.2.3 鋸齒尾緣對流場中渦分布的影響43-48
• 3.3 小結(jié)48-49
• 第四章 鋸齒尾緣葉片性能的實驗研究49-75
• 4.1 風(fēng)洞、測量儀器、位移機構(gòu)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及實驗?zāi)Ｐ偷慕榻B49-55
• 4.1.1 風(fēng)洞49-51
• 4.1.2 測量儀器51-52
• 4.1.3 位移機構(gòu)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)52-54
• 4.1.4 實驗?zāi)Ｐ?/span>54-55
• 4.2 實驗?zāi)康暮头桨?/span>55-58
• 4.2.1 實驗?zāi)康?/span>55
• 4.2.2 實驗步驟55-57
• 4.2.3 實驗需測實驗數(shù)據(jù)57
• 4.2.4 實驗數(shù)據(jù)處理57-58
• 4.3 實驗數(shù)據(jù)整理及分析58-70
• 4.3.1 五孔探針的實驗標定58-60
• 4.3.2 鋸齒尾緣葉片及基準葉片平面葉柵正常特性分析60-63
• 4.3.3 鋸齒尾緣對尾跡流動的影響63-68
• 4.3.4 摻混效果評估68-70
• 4.4 實驗與數(shù)值模擬計算結(jié)果對比分析70-74
• 4.5 小結(jié)74-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 總結(jié)75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻77-79
• 致謝79

【參考文獻】

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本文編號：1136236