本文關(guān)鍵詞：離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法基于葉片幾何和流動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系,通過(guò)給定流動(dòng)參數(shù)分布實(shí)現(xiàn)目標(biāo)造型求解,相比于正問(wèn)題設(shè)計(jì)方法,反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法具有設(shè)計(jì)方向明確、對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)依賴較少、設(shè)計(jì)周期短等優(yōu)點(diǎn)。離心壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及流場(chǎng)參數(shù)分布復(fù)雜,由于反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)流動(dòng)參數(shù)的控制,應(yīng)用于離心壓氣機(jī)葉片具有較高設(shè)計(jì)效率。本文基于馮·卡門(mén)研究所提出的軸流葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)思路,考慮離心壓氣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及內(nèi)部強(qiáng)三維流動(dòng)特征,構(gòu)建了適用于離心壓氣機(jī)葉片的三維反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法,并應(yīng)用于離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片優(yōu)化設(shè)計(jì),主要研究工作概述如下:1.壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵原理分析與驗(yàn)證從離散相容關(guān)系式出發(fā)分析了可滲透壁面邊界的原理,基于單元體凈流通為零的思想分析了流線追蹤技術(shù)的原理。以離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片為算例,通過(guò)對(duì)比相同壁面壓力下正問(wèn)題和反問(wèn)題計(jì)算結(jié)果的流場(chǎng)一致性,檢驗(yàn)了可滲透壁面邊界條件用于離心壓氣機(jī)反問(wèn)題計(jì)算的適用性。2.適用于強(qiáng)三維流動(dòng)特征的離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片反問(wèn)題求解方法研究通過(guò)理論與數(shù)值計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)滑移效應(yīng)和展向流動(dòng)等強(qiáng)三維特征導(dǎo)致近葉片流線會(huì)偏離葉片壁面,使得基于馮·卡門(mén)研究所提出的無(wú)粘流線與葉片重合的方法進(jìn)行離心葉輪葉片型面反問(wèn)題求解出現(xiàn)固有偏差。為解決這一問(wèn)題,本文提出并研究了基于正、反問(wèn)題計(jì)算流場(chǎng)中近壁面流線關(guān)系的三維壁面求解方法。3.研究適合于離心壓氣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法以葉片載荷和厚度為給定參數(shù),構(gòu)建了離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程,實(shí)現(xiàn)了葉片幾何約束,并通過(guò)算例測(cè)試驗(yàn)證了該方法的有效性�；陔x心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子做功增壓原理,將葉片表面壓力解耦為折算葉型壓力和折算離心壓力,提出離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片載荷的優(yōu)化應(yīng)針對(duì)體現(xiàn)葉型載荷的折算葉型壓力。為便于反問(wèn)題設(shè)計(jì)參數(shù)的給定,基于Bezier曲線進(jìn)行了壓力分布的參數(shù)化,并提出了初步的載荷分布優(yōu)化原則。4.離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片反問(wèn)題優(yōu)化設(shè)計(jì)利用本文構(gòu)建的離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法,對(duì)Krain葉輪分別進(jìn)行無(wú)粘、粘性反問(wèn)題改進(jìn)設(shè)計(jì)。相比于初始葉輪,經(jīng)過(guò)無(wú)粘反問(wèn)題設(shè)計(jì)得到的新葉輪在無(wú)粘計(jì)算條件下,效率提升0.48%,總壓比提升1.05%;在粘性計(jì)算條件下,效率提升1.08%,總壓比提升0.87%。相比于初始葉輪,經(jīng)過(guò)粘性反問(wèn)題設(shè)計(jì)得到的新葉輪在粘性條件下,效率提升1.38%,總壓比提升1.05%。
【關(guān)鍵詞】：離心壓氣機(jī) 反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法 數(shù)值計(jì)算 三維流動(dòng) 葉型載荷 改進(jìn)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V232.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究的背景及意義13-14
• 1.2 離心壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)研究進(jìn)展14-17
• 1.3 壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展17-20
• 1.3.1 國(guó)外的研究進(jìn)展17-18
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)的研究進(jìn)展18-19
• 1.3.3 離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)技術(shù)19-20
• 1.4 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容20-22
• 1.4.1 研究目標(biāo)20
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)關(guān)鍵原理分析與驗(yàn)證22-33
• 2.1 壓氣機(jī)葉片無(wú)粘反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程22-23
• 2.2 可滲透壁面邊界條件23-26
• 2.3 可滲透壁面邊界條件在離心壓氣機(jī)中的適用性檢驗(yàn)26-30
• 2.3.1 數(shù)值計(jì)算條件設(shè)置27-28
• 2.3.2 離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片反問(wèn)題流場(chǎng)正確性分析28-30
• 2.4 基于流面追蹤求解葉片型面的原理30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 適應(yīng)于強(qiáng)三維流動(dòng)特征的反問(wèn)題葉片求解方法研究33-46
• 3.1 給定正問(wèn)題壓力的軸流壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題求解效果分析33-35
• 3.2 給定正問(wèn)題壓力的離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子反問(wèn)題求解效果分析35-40
• 3.2.1 基于離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子反問(wèn)題流場(chǎng)的葉片求解結(jié)果分析35-38
• 3.2.2 基于離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子正問(wèn)題流場(chǎng)的葉片求解結(jié)果分析38-40
• 3.3 離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部強(qiáng)三維流動(dòng)特征分析40-43
• 3.4 基于正、反問(wèn)題計(jì)算流場(chǎng)中近壁面流線關(guān)系的三維壁面求解方法43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)給定方法研究46-63
• 4.1 離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程46-50
• 4.1.1 葉片載荷和厚度作為給定參數(shù)的可行性分析46-47
• 4.1.2 離心壓氣機(jī)葉片無(wú)粘反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程47-48
• 4.1.3 離心壓氣機(jī)葉片粘性反問(wèn)題設(shè)計(jì)流程48-50
• 4.2 離心壓氣機(jī)葉片厚度約束方法50-54
• 4.3 離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片表面壓力及載荷分析54-61
• 4.3.1 葉片表面壓力解耦54-58
• 4.3.2 離心壓氣機(jī)葉片反問(wèn)題設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)的給定策略58-60
• 4.3.3 基于Bezier曲線的壓力參數(shù)化60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片反問(wèn)題優(yōu)化設(shè)計(jì)63-81
• 5.1 初始葉輪性能分析63-67
• 5.1.1 Krain葉輪的無(wú)粘性能分析65-66
• 5.1.2 Krain葉輪的粘性性能分析66-67
• 5.2 Krain葉輪葉片無(wú)粘反問(wèn)題改進(jìn)設(shè)計(jì)67-74
• 5.2.1 目標(biāo)參數(shù)給定67-69
• 5.2.2 反問(wèn)題流場(chǎng)計(jì)算及葉片造型求解69-70
• 5.2.3 無(wú)粘條件下改進(jìn)葉輪與初始葉輪的性能對(duì)比70-72
• 5.2.4 粘性條件下優(yōu)化葉輪與初始葉輪的性能對(duì)比72-74
• 5.3 Krain葉輪葉片粘性反問(wèn)題改進(jìn)設(shè)計(jì)74-79
• 5.3.1 目標(biāo)參數(shù)給定74-77
• 5.3.2 反問(wèn)題流場(chǎng)計(jì)算與葉片造型求解77-78
• 5.3.3 優(yōu)化葉輪與初始葉輪的性能對(duì)比78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：757055