本文關(guān)鍵詞：壓氣機葉型粘性反問題設(shè)計方法研究

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【摘要】：提高壓氣機和渦輪的氣動性能是自燃?xì)廨啓C問世以來葉輪機械研究領(lǐng)域和工業(yè)界持續(xù)追求的主要目標(biāo)之一。為此國內(nèi)外發(fā)展了多種正問題優(yōu)化和反問題葉型氣動設(shè)計方法。本文基于數(shù)值求解N-S方程和壁面壓力殘差修正,通過給定葉型表面目標(biāo)壓力分布,發(fā)展了一種二維壓氣機葉型粘性反問題設(shè)計方法,并以某型F級地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機某級動葉和靜葉葉中葉型為算例進行了驗證。 正問題流場計算和分析使用自主開發(fā)的二維粘性N-S方程求解程序,包括網(wǎng)格劃分、N-S方程求解和后處理三個模塊,計算采用H型結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和B-L代數(shù)湍流模型。為驗證程序的準(zhǔn)確性,首先對網(wǎng)格劃分方案進行了對比篩選,通過對葉柵流量、總壓損失系數(shù)、氣流折轉(zhuǎn)角、靜壓比及葉型表面壓力分布的對比分析,確定了合理的網(wǎng)格分布方案。在此基礎(chǔ)上,分別對評價葉柵氣動性能的兩個重要指標(biāo)：總壓損失系數(shù)-攻角特性和氣流折轉(zhuǎn)角-攻角特性,將正問題求解結(jié)果與商用軟件的計算結(jié)果及平面葉柵實驗結(jié)果進行了對比：并以靜葉葉型為例,對其在不同攻角下的壓力分布與商用軟件的計算結(jié)果進行了對比,驗證了自主開發(fā)程序的可靠性。 葉型壁面修正由正問題計算所得表面壓力分布與目標(biāo)壓力分布?xì)埐钚拚姆磸?fù)迭代實現(xiàn)。該反問題設(shè)計方法由陳乃興研究員提出和發(fā)展,并在透平葉柵吸力面局部修正中得到了有效驗證。本文首先通過對壓力松弛因子、收斂準(zhǔn)則的合理選取將該方法推廣應(yīng)用于壓氣機動、靜葉葉型吸力面局部修正的反設(shè)計,驗證了其對壓氣機葉型的適用性和有效性。進一步,推導(dǎo)得出了壓力面壁面修正方程,并編制程序代碼,將反設(shè)計程序擴展至壓力面局部修正,通過對動、靜葉葉型壓力面局部修正的反設(shè)計驗證了程序的正確性；同時,實現(xiàn)了葉型吸力面與壓力面同時進行局部修正的反設(shè)計。 在葉型局部修正方法的基礎(chǔ)上,改進了計算網(wǎng)格的劃分和目標(biāo)壓力在網(wǎng)格節(jié)點上的插值方法,實現(xiàn)了對包含前緣、尾緣的吸力面和壓力面整體葉型進行反設(shè)計修正。修正過程中保持葉型軸向坐標(biāo)最小點和最大點不變,分別對葉型吸力面整體平移、壓力面整體平移以及吸力面和壓力面同時整體平移的初始葉型進行反設(shè)計修正,反設(shè)計得到了與目標(biāo)葉型一致的幾何型線、壓力分布和氣動性能,驗證了改進后的反問題設(shè)計方法對葉型整體修正的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH453

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳波;高學(xué)林;袁新;;采用NURBS的某級透平葉片全三維氣動最優(yōu)化設(shè)計[J];動力工程;2006年02期

2 王正明;跨音葉柵多種命題的流函數(shù)解法[J];工程熱物理學(xué)報;1986年01期

3 海灝,陳乃興;求解跨音速粘性流反問題的有限體積法[J];工程熱物理學(xué)報;1998年06期

4 王正明;使用Navier－Stokes方程葉柵粘性反問題的數(shù)值解[J];工程熱物理學(xué)報;1995年04期

5 劉波 ,周新海 ,嚴(yán)汝群;軸流壓氣機可控擴散葉型的數(shù)值優(yōu)化設(shè)計[J];航空動力學(xué)報;1991年01期

6 陳乃興,徐燕驥,黃偉光,陳俊杰,陳曉東;單轉(zhuǎn)子風(fēng)扇的三維反問題氣動設(shè)計[J];航空動力學(xué)報;2002年01期

7 周正貴;壓氣機葉片自動優(yōu)化設(shè)計[J];航空動力學(xué)報;2002年03期

8 金東海;桂幸民;;應(yīng)用多目標(biāo)遺傳算法的葉柵氣動優(yōu)化設(shè)計[J];航空動力學(xué)報;2007年02期

9 王娥;杜鑫;溫風(fēng)波;王松濤;;地面重型燃?xì)廨啓C壓氣機葉型的優(yōu)化設(shè)計[J];汽輪機技術(shù);2010年01期

10 王秀卓;徐燕驥;陳乃興;;透平靜葉的多參數(shù)氣動優(yōu)化設(shè)計方法[J];燃?xì)廨啓C技術(shù);2008年02期

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本文編號：1225057