反向旋轉(zhuǎn)渦輪盤腔內(nèi)的流動(dòng)和換熱問(wèn)題是包含多個(gè)復(fù)雜旋轉(zhuǎn)力作用的流動(dòng)和換熱問(wèn)題,具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景。本文采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究的方法研究了反轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)的流動(dòng)、換熱特性以及旋轉(zhuǎn)盤熱應(yīng)力。論文主要內(nèi)容有:設(shè)計(jì)搭建反轉(zhuǎn)盤腔壁面溫度無(wú)線測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái),并對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及溫度無(wú)線采集模塊進(jìn)行了校核;通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同中心軸向進(jìn)氣量下的反轉(zhuǎn)渦輪盤腔壁面溫度,并與數(shù)值計(jì)算結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證了計(jì)算方法的正確性;通過(guò)數(shù)值計(jì)算研究了反轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)在不同進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、出口間隙尺寸以及進(jìn)氣位置等參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)壁面換熱特性以及旋轉(zhuǎn)盤應(yīng)力,得到如下結(jié)論。隨著進(jìn)氣量的增大,高半徑位逆時(shí)針渦胞強(qiáng)度增大且向低半徑位擴(kuò)張,滯止點(diǎn)向內(nèi)移動(dòng);上、下游盤壁面換熱系數(shù)增大,上、下游盤壁面溫度降低,但上游盤變化量顯著。旋轉(zhuǎn)盤高應(yīng)力區(qū)域?yàn)檩S與盤的連接位置以及盤緣區(qū)域,且等效應(yīng)力隨半徑增大先減小后增大。隨轉(zhuǎn)速增加,軸向中心面中心區(qū)域的逆時(shí)針渦胞加強(qiáng)且擴(kuò)張,周向分布順時(shí)針渦胞被壓縮;滯止點(diǎn)向外圍屏移動(dòng),而上游盤的近壁面氣體徑向速度增大,壁面高半徑位溫度下降,低半徑位壁面溫度升高。高轉(zhuǎn)速時(shí),壁面溫度隨轉(zhuǎn)速增大而減小。轉(zhuǎn)速改變... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 旋轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動(dòng)換熱特性研究現(xiàn)狀
    1.3 渦輪盤熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究背景、內(nèi)容及意義
        1.4.1 研究背景
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
        1.4.3 研究意義
第2章 反轉(zhuǎn)盤腔壁面溫度無(wú)線測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)組裝及改進(jìn)
    2.1 引言
    2.2 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及組件
        2.2.1 旋轉(zhuǎn)盤及盤腔
        2.2.2 溫度測(cè)量系統(tǒng)
    2.3 齒輪箱與軸
        2.3.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述
        2.3.2 強(qiáng)度校核
    2.4 動(dòng)力系統(tǒng)與氣源系統(tǒng)
    2.5 試驗(yàn)臺(tái)的不足與改進(jìn)
        2.5.1 加熱電阻絲的安裝與絕緣
        2.5.2 外圍屏的絕熱改進(jìn)
        2.5.3 進(jìn)氣系統(tǒng)改進(jìn)
        2.5.4 測(cè)溫探頭的固定
    2.6 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值計(jì)算方法
    3.1 引言
    3.2 流場(chǎng)計(jì)算
        3.2.1 幾何模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 湍流模型的選取
        3.2.5 算法介紹及選取
        3.2.6 近壁面處理
    3.3 耦合方式及熱應(yīng)力計(jì)算
        3.3.1 網(wǎng)格劃分
        3.3.2 熱應(yīng)力原理
        3.3.3 耦合方式介紹及選取
        3.3.4 熱應(yīng)力分析的實(shí)現(xiàn)
第4章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算結(jié)果分析
    4.1 引言
    4.2 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)流動(dòng)基本力學(xué)參數(shù)
        4.2.1 旋轉(zhuǎn)離心力與哥氏力
        4.2.2 進(jìn)氣慣性力
    4.3 邊界條件
        4.3.1 流動(dòng)邊界條件
        4.3.2 換熱邊界條件
        4.3.3 流固耦合面換熱系數(shù)
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集及處理
        4.4.2 結(jié)果驗(yàn)證
    4.5 流動(dòng)結(jié)構(gòu)影響因素分析
        4.5.1 流動(dòng)結(jié)構(gòu)概述
        4.5.2 冷卻氣體入口流量對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.3 轉(zhuǎn)速對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.4 冷卻氣體出口尺寸對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.5 進(jìn)氣位置對(duì)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)換熱計(jì)算結(jié)果分析
    5.1 引言
    5.2 冷卻氣體入口流量對(duì)換熱特性的影響
    5.3 冷卻氣體出口間隙尺寸對(duì)換熱特性的影響
    5.4 轉(zhuǎn)速對(duì)換熱特性的影響
    5.5 進(jìn)氣位置對(duì)換熱特性的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 反轉(zhuǎn)盤腔穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析
    6.1 引言
    6.2 載荷、約束設(shè)定
    6.3 流固耦合方程
    6.4 熱應(yīng)力模擬結(jié)果分析
        6.4.1 不加載離心力情況下熱應(yīng)力分析
        6.4.2 進(jìn)氣量對(duì)等效應(yīng)力的影響
        6.4.3 轉(zhuǎn)速對(duì)等效應(yīng)力的影響
        6.4.4 熱應(yīng)力、氣動(dòng)應(yīng)力、離心應(yīng)力的耦合及對(duì)比
        6.4.5 進(jìn)氣位置對(duì)熱應(yīng)力的影響
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    文章結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]某型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤溫度及應(yīng)力計(jì)算分析[J]. 李釗,鄒武.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(03)
[2]大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子離心應(yīng)力有限元分析[J]. 徐欣.  裝備機(jī)械. 2014(01)
[3]反向旋轉(zhuǎn)盤腔內(nèi)部流動(dòng)特性[J]. 陳淑仙,張靖周,譚曉茗,左渝鈺.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2013(01)
[4]通用的經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)研究計(jì)劃的主要特點(diǎn)[J]. 梁春華.  航空發(fā)動(dòng)機(jī). 2011(05)
[5]軸向通流旋轉(zhuǎn)盤腔中流動(dòng)與傳熱數(shù)值研究[J]. 譚勤學(xué),任靜,蔣洪德.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2009(07)
[6]反旋進(jìn)氣盤腔內(nèi)流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬[J]. 黃愛(ài)霞,王鎖芳.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2008(09)
[7]某渦輪盤應(yīng)力計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J]. 楊喜關(guān),羅貴火.  現(xiàn)代機(jī)械. 2008(04)
[8]旋轉(zhuǎn)盤應(yīng)力水平與溫度分布的關(guān)聯(lián)分析[J]. 付德斌,丁水汀,陶智,杜發(fā)榮,徐國(guó)強(qiáng),吳宏偉.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2008(04)
[9]預(yù)旋進(jìn)氣位置對(duì)轉(zhuǎn)靜盤腔換熱影響的數(shù)值研究[J]. 王鎖芳,朱強(qiáng)華,張羽,欒海峰,黃愛(ài)霞.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2007(08)
[10]1+1/2對(duì)轉(zhuǎn)渦輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)與分析[J]. 盧蕊,喬渭陽(yáng).  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2006(08)

碩士論文
[1]反預(yù)旋進(jìn)氣旋轉(zhuǎn)盤腔系統(tǒng)的流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算研究[D]. 武亞勇.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3177805