航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)存在大量的支板,支板與輪轂或機(jī)匣形成交接區(qū),交接區(qū)內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生諸多不良影響。所以,正確地理解交接區(qū)內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特性具有重要的意義。本文采用三維大渦模擬(LES)方法對翼型-平板的簡化支板根部模型進(jìn)行數(shù)值模擬。將數(shù)值計(jì)算所得的湍流統(tǒng)計(jì)結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)測量值進(jìn)行了對比,驗(yàn)證計(jì)算網(wǎng)格的可靠性。運(yùn)用動(dòng)態(tài)模態(tài)分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)技術(shù)分析了翼型前緣對稱面上的速度場。結(jié)果顯示:處于湍流流動(dòng)狀態(tài)的交接區(qū)流動(dòng)為多頻流動(dòng)現(xiàn)象,并提取了三個(gè)主要的流動(dòng)模態(tài),即一個(gè)平均流模態(tài)和兩個(gè)振蕩模態(tài),兩個(gè)振蕩模態(tài)的頻率分別為66.7Hz和105.7Hz。對所得的振蕩模態(tài)進(jìn)行時(shí)域內(nèi)的推進(jìn)演化并與平均流模態(tài)進(jìn)行流場重構(gòu),結(jié)果揭示了潛在的馬蹄渦振蕩規(guī)律。第一階振蕩模態(tài)的振蕩規(guī)律為馬蹄渦的卷并;第二階振蕩模態(tài)的振蕩規(guī)律為馬蹄渦的分裂和拉伸。為了充分地觀察不同攻角下的交接區(qū)的尾流結(jié)構(gòu),本文數(shù)值模擬了0°、6°以及12°攻角工況下的支板根部湍流流動(dòng)。對時(shí)均結(jié)果進(jìn)行分析,觀察到翼型周圍流場中的三維流動(dòng)結(jié)構(gòu),包括馬蹄渦、角渦及背渦等結(jié)構(gòu)等,分析了它們生成的原因,并給出了它們之間的相互作用,論述了支板根部流動(dòng)結(jié)構(gòu)隨攻角改變的規(guī)律。最后,對交接區(qū)處于層流流動(dòng)狀態(tài)的馬蹄渦系流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬。運(yùn)用傅里葉模態(tài)分解(Fourier Mode Decomposition,FMD)技術(shù)對翼型上游對稱面上的速度場進(jìn)行模態(tài)分解,發(fā)現(xiàn)處于層流流動(dòng)狀態(tài)的馬蹄渦系為倍頻流動(dòng)現(xiàn)象。將所得到的第1、2階模態(tài)分別疊加到平均流模態(tài)進(jìn)行模態(tài)重構(gòu)并在時(shí)域上進(jìn)行推進(jìn)演化分析,研究了各主導(dǎo)頻率所對應(yīng)的振蕩規(guī)律及其潛在的動(dòng)力學(xué)信息。第1階振蕩模態(tài)為下游的渦拉伸卷入上游的渦,合并成新馬蹄渦;第2階振蕩模態(tài)以上游脫落渦先卷入下游渦并誘發(fā)更復(fù)雜的渦分裂等流動(dòng)現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V231
【部分圖文】：

1圖 1.1 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)剖面圖動(dòng)，當(dāng)突起物上游固體表面生成的邊界層遇到固復(fù)雜的流場。平板表面的邊界層在障礙物上游的逆游邊界層發(fā)生三維分離[1]，會(huì)在障礙物上游形成一主馬蹄渦，同時(shí)會(huì)在主渦之間形成與主渦旋轉(zhuǎn)方向狀態(tài)下的馬蹄渦是不穩(wěn)定的，主馬蹄渦之間存在相兩個(gè)渦發(fā)生卷并形成一個(gè)新渦等；主馬蹄渦和次級動(dòng)等。在流體上游的平板表面存在一個(gè)分離點(diǎn)，圍條分離線將上游、下游流動(dòng)區(qū)域分開，并將障礙物向下游流動(dòng)的過程中，在順氣流方向上對馬蹄渦產(chǎn)所討論的，交接區(qū)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)會(huì)在實(shí)際情況下產(chǎn)生面壓力波動(dòng)，增加噪音，削弱交接區(qū)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，

沈陽航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文由此可見，正確理解交接區(qū)流的動(dòng)力學(xué)流動(dòng)結(jié)構(gòu)具有很重要的工程意義。典型的三維分離流動(dòng)，分離后的流動(dòng)可以分為層流和湍流兩種狀態(tài)，層流流動(dòng)現(xiàn)象與湍流流動(dòng)狀態(tài)下的流動(dòng)現(xiàn)象大有不同；生成的馬蹄渦系隨條件落、卷并、拉伸等復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象；研究他們的流動(dòng)結(jié)構(gòu)無疑具有重要的內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展量的研究者和學(xué)者對柱體或者翼型與平板形成的簡化模型進(jìn)行研究。交接結(jié)構(gòu)為馬蹄渦系，研究交接區(qū)流動(dòng)結(jié)構(gòu)最主要的工作就是研究馬蹄渦系的學(xué)特性。Wei 等人[2]運(yùn)用激光誘導(dǎo)熒光顯示的方法顯示了方柱-平板交接區(qū)的馬蹄渦系（見圖 1.2），形成的主馬蹄渦會(huì)誘導(dǎo)出反向旋轉(zhuǎn)的二次渦。圖等人[3]煙線顯示的圓柱周圍馬蹄渦結(jié)構(gòu)。影響馬蹄渦系的參數(shù)有來流的雷流體的湍流度、平板上的邊界層性質(zhì)以及突起障礙物的形狀、鈍度等。

研究進(jìn)展和學(xué)者對柱體或者翼型與平板形成的簡化模型進(jìn)行渦系，研究交接區(qū)流動(dòng)結(jié)構(gòu)最主要的工作就是研究ei 等人[2]運(yùn)用激光誘導(dǎo)熒光顯示的方法顯示了方柱（見圖 1.2），形成的主馬蹄渦會(huì)誘導(dǎo)出反向旋轉(zhuǎn)的顯示的圓柱周圍馬蹄渦結(jié)構(gòu)。影響馬蹄渦系的參數(shù)度、平板上的邊界層性質(zhì)以及突起障礙物的形狀、圖 1.2 方柱上游對稱面內(nèi)的馬蹄渦結(jié)構(gòu)[2]

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 呂亞國;劉振俠;張麗芬;胡劍平;;尾部可調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板結(jié)冰數(shù)值模擬研究[J];航空計(jì)算技術(shù);2011年06期

2 蘇義;劉衛(wèi)東;;支板阻力特性實(shí)驗(yàn)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2009年12期

3 張夏;楚武利;鄧文劍;張皓光;楊泳;;軸流風(fēng)機(jī)中支板通道的流動(dòng)分析及改進(jìn)[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2006年06期

4 蘇義;劉衛(wèi)東;;支板超聲速冷流流場及液體噴流混合特性[J];推進(jìn)技術(shù);2009年06期

5 王掩剛;劉波;馬昌友;管繼偉;;出口支板周向布局對上游流場影響效應(yīng)研究[J];推進(jìn)技術(shù);2006年03期

6 宋岡霖;田亮;Q

本文編號(hào)：2815633