發(fā)布時間：2017-09-18 12:31

  本文關(guān)鍵詞：葉型預(yù)旋噴嘴流動特性數(shù)值計算及實驗研究

  更多相關(guān)文章： 預(yù)旋系統(tǒng) 預(yù)旋噴嘴 葉型 流量系數(shù) 預(yù)旋效率 數(shù)值模擬 實驗

【摘要】：預(yù)旋噴嘴的主要功能是加速和偏轉(zhuǎn)進(jìn)入渦輪轉(zhuǎn)子葉片的冷卻氣流,進(jìn)而降低氣流的相對總溫。葉片式預(yù)旋噴嘴是目前公認(rèn)性能優(yōu)異的預(yù)旋噴嘴,而在整環(huán)的噴嘴盤設(shè)計中,當(dāng)噴嘴總面積、預(yù)旋角度、噴嘴數(shù)目和半徑位置確定后,噴嘴葉高和柵距就固定下來,往往因為葉高與柵距的比值(無量綱葉高)過小而降低噴嘴性能。本文在葉片式噴嘴基礎(chǔ)上提出了一種能夠調(diào)整噴嘴葉高到恰當(dāng)值的新型預(yù)旋噴嘴---葉孔式預(yù)旋噴嘴。首先采用數(shù)值模擬的方法深入對比研究了具有相同型線和預(yù)旋角度(10°)的葉孔式噴嘴與葉片式噴嘴的性能差異,二者除無量綱葉高外,其余無量綱參數(shù)完全一致,其中葉片式噴嘴無量綱葉高為0.177,葉孔式噴嘴無量綱葉高為0.5。為了考慮噴嘴下游預(yù)旋腔的摻混影響,計算域不僅包括靜止的進(jìn)氣腔和噴嘴,還包括轉(zhuǎn)動的預(yù)旋腔和接受孔。在文中對預(yù)旋噴嘴進(jìn)行了熵增和熵產(chǎn)分析,并研究了噴嘴數(shù)目、噴嘴下游轉(zhuǎn)動與否、噴嘴弧形與否、噴嘴尺寸放大等因素對噴嘴性能的影響。隨后對兩種噴嘴的流量系數(shù)進(jìn)行了實驗測量,并將數(shù)值結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行對比。最后,將氣動參數(shù)壓比和雷諾數(shù)分離開,采用數(shù)值方法研究單一因素對噴嘴性能的影響。數(shù)值研究表明,葉孔式噴嘴由于可以靈活地調(diào)整噴嘴無量綱葉高,使其端壁損失減小,加速和偏轉(zhuǎn)性能均好于葉片式噴嘴。壓比1.5時葉孔式預(yù)旋噴嘴的流量系數(shù)可以達(dá)到0.943,比葉片式噴嘴的0.864高9.14%。葉孔式噴嘴預(yù)旋效率可以達(dá)到0.94,比葉片式噴嘴的0.9高4.44%。同時葉孔式預(yù)旋噴嘴還具有在預(yù)旋腔內(nèi)摻混損失小的優(yōu)點。通過熵分析,可以清楚的看到損失大小及產(chǎn)生不可逆損失的具體位置,有利于噴嘴結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化。增加噴嘴數(shù)目有正反兩個方面影響,總的來看,數(shù)目增多對噴嘴性能影響不大。噴嘴下游轉(zhuǎn)動與否、噴嘴弧形與否、噴嘴尺寸放大對噴嘴性能的影響均在2%以內(nèi)。在噴嘴實驗中,通過對實驗件關(guān)鍵尺寸的測量和對流量計、壓力表的校準(zhǔn)修正,可以大大降低系統(tǒng)誤差,提高實驗精度。誤差分析表明,本實驗中流量系數(shù)的測量精度在1.5%以內(nèi)。噴嘴數(shù)值結(jié)果與實驗結(jié)果符合良好,壓比1.3~2.1范圍內(nèi)最大偏差在3.85%以內(nèi)。噴嘴流量系數(shù)和預(yù)旋效率均隨雷諾數(shù)增大先增大后基本不變,隨壓比變化基本不變。在這種流量系數(shù)很高的情況下,當(dāng)主流區(qū)域的流動損失不再是主要損失來源時,端壁二次流及黏性損失的影響將占主導(dǎo)地位。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)旋系統(tǒng) 預(yù)旋噴嘴 葉型 流量系數(shù) 預(yù)旋效率 數(shù)值模擬 實驗
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V231
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 主要符號說明9-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 主要內(nèi)容及創(chuàng)新點16-19
• 1.3.1 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本文創(chuàng)新點17-19
• 第二章 預(yù)旋系統(tǒng)工作原理19-29
• 2.1 預(yù)旋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 預(yù)旋系統(tǒng)降溫原理20-23
• 2.2.1 旋轉(zhuǎn)盤腔的動量矩方程20-21
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)盤腔的能量方程21-22
• 2.2.3 預(yù)旋系統(tǒng)溫降22-23
• 2.3 參數(shù)定義23-29
• 第三章 計算模型與計算方法29-35
• 3.1 噴嘴結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)29-31
• 3.2 計算模型31-33
• 3.3 計算方法與邊界條件33-35
• 第四章 葉型預(yù)旋噴嘴流動特性數(shù)值研究35-59
• 4.1 兩種葉型噴嘴對比分析35-44
• 4.1.1 流場分析35-36
• 4.1.2 出口氣流特性分析36-39
• 4.1.3 流量系數(shù)39-40
• 4.1.4 預(yù)旋效率40
• 4.1.5 旋轉(zhuǎn)比40-42
• 4.1.6 熵分析42-44
• 4.2 噴嘴數(shù)目對噴嘴性能的影響44-51
• 4.2.1 葉片式噴嘴數(shù)目的影響44-48
• 4.2.2 葉孔式噴嘴數(shù)目的影響48-51
• 4.3 模型簡化對噴嘴性能的影響51-57
• 4.3.1 下游轉(zhuǎn)動件對噴嘴性能的影響51-53
• 4.3.2 葉柵弧形與否對噴嘴性能的影響53-54
• 4.3.3 尺寸放大對噴嘴性能的影響54-56
• 4.3.4 發(fā)動機(jī)噴嘴與實驗件噴嘴對比56-57
• 4.4 小結(jié)57-59
• 第五章 葉型預(yù)旋噴嘴流量系數(shù)實驗研究59-81
• 5.1 參數(shù)定義59-61
• 5.2 實驗設(shè)備61-66
• 5.2.1 實驗臺結(jié)構(gòu)61-62
• 5.2.2 實驗件加工及尺寸測量62-66
• 5.3 實驗測量方法66-69
• 5.3.1 測點布置及測量儀表66-67
• 5.3.2 測量儀表校準(zhǔn)67-69
• 5.4 實驗誤差分析69-72
• 5.5 實驗結(jié)果分析72-74
• 5.5.1 實驗工況72
• 5.5.2 實驗結(jié)果72-74
• 5.6 與數(shù)值計算對比74-78
• 5.6.1 計算模型與計算方法74-75
• 5.6.2 計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比75-78
• 5.7 小結(jié)78-81
• 第六章 氣動參數(shù)對噴嘴性能的影響81-87
• 6.1 Re的影響81-83
• 6.1.1 Re對落后角的影響81
• 6.1.2 Re對流量系數(shù)的影響81-82
• 6.1.3 Re對預(yù)旋效率的影響82-83
• 6.2 壓比的影響83-84
• 6.2.1 壓比對落后角的影響83
• 6.2.2 壓比對流量系數(shù)的影響83-84
• 6.2.3 壓比對預(yù)旋效率的影響84
• 6.3 小結(jié)84-87
• 第七章 結(jié)論與展望87-89
• 7.1 結(jié)論87-88
• 7.2 進(jìn)一步研究工作建議88-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 發(fā)表論文93-95
• 致謝95-96

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 晏鑫;李軍;豐鎮(zhèn)平;;預(yù)旋對蜂窩密封和迷宮密封內(nèi)流動傳熱特性影響[J];航空動力學(xué)報;2009年04期

2 劉波;王永紅;;預(yù)旋噴嘴流動特性試驗研究[J];燃?xì)鉁u輪試驗與研究;2009年03期

3 趙斌;劉寶杰;;進(jìn)口預(yù)旋對高負(fù)荷跨聲風(fēng)扇性能的影響分析[J];航空動力學(xué)報;2011年03期

4 陳堯;馮青;;異形預(yù)旋噴嘴流量系數(shù)的測量研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年11期

5 蔡旭;徐國強(qiáng);羅翔;趙熙;李燁;;直接供氣預(yù)旋轉(zhuǎn)靜系流動特性的實驗[J];航空動力學(xué)報;2012年10期

6 劉高文;李碧云;蔣兆午;張林;;預(yù)旋角度對預(yù)旋孔流動特性的影響[J];推進(jìn)技術(shù);2012年05期

7 劉高文;張林;李碧云;馮青;;擴(kuò)口孔型預(yù)旋噴嘴流動與溫降特性[J];推進(jìn)技術(shù);2013年03期

8 劉高文;張林;務(wù)衛(wèi)濤;馮青;;長徑比對預(yù)旋孔流動特性影響的數(shù)值研究[J];推進(jìn)技術(shù);2013年05期

9 閻慶紱,陳仰吾,李治勤;離心風(fēng)機(jī)入口流體預(yù)旋的試驗研究[J];流體工程;1990年12期

10 閻慶紱,陳仰吾,李治勤;離心泵的入口預(yù)旋與吸入室中的旋流[J];流體工程;1991年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 柴軍生;楊燕生;;基于葉柵型預(yù)旋噴嘴的計算方法研究[A];中國航空學(xué)會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

2 薛彪;蘇鵬飛;艾松;;燃機(jī)預(yù)旋噴嘴流動特性的數(shù)值研究[A];中國動力工程學(xué)會透平專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2012年

3 朱強(qiáng)華;吉洪湖;高效偉;;小型燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片的預(yù)旋冷卻效果研究[A];全面建成小康社會與中國航空發(fā)展——2013首屆中國航空科學(xué)技術(shù)大會論文集[C];2013年

4 苗飛;黃國富;黃樹權(quán);;基于CFD方法的前置預(yù)旋定子的節(jié)能機(jī)理研究[A];第十三屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第二十六屆全國水動力學(xué)研討會論文集——F船舶與海洋工程流體力學(xué)[C];2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張建超;冷氣預(yù)旋結(jié)構(gòu)的溫降與流阻特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 徐昊;帶冷氣摻混的蓋板預(yù)旋系統(tǒng)流動特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 羅飛虎;前置預(yù)旋導(dǎo)輪綜合性能分析技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2016年

3 劉育心;葉型預(yù)旋噴嘴流動特性數(shù)值計算及實驗研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

4 吳衡;預(yù)旋系統(tǒng)溫降及功耗特性的數(shù)值研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

5 朱強(qiáng)華;預(yù)旋孔徑向位置變化對轉(zhuǎn)—靜盤腔內(nèi)換熱影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

6 孟祥海;轉(zhuǎn)-靜盤預(yù)旋系統(tǒng)特征參數(shù)變化影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

7 閆磊;燃?xì)廨啓C(jī)冷卻預(yù)旋輸氣系統(tǒng)數(shù)值研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

8 閆志文;風(fēng)洞動力段設(shè)計和參數(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

，

本文編號：875583