在葉輪機械研究領(lǐng)域中應(yīng)用彎掠葉片技術(shù)具有提高氣動效率、減小流動損失、拓寬葉輪的穩(wěn)定運行工況范圍和降低氣動噪聲等顯著優(yōu)點,目前已逐漸成為葉輪機械研究領(lǐng)域的熱點。 本文以低壓軸流風(fēng)扇周向彎曲旋轉(zhuǎn)動葉片為研究對象,采用遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的組合優(yōu)化方法,對周向彎曲動葉的彎曲方向和彎曲角度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。并進(jìn)一步通過實驗與數(shù)值模擬等研究手段,分別探討了周向彎曲方向和周向前彎角度大小對低壓軸流風(fēng)機氣動和聲學(xué)性能的影響及其內(nèi)部流動機理。此外,采用PIV激光流場測試手段在國內(nèi)首次系統(tǒng)研究了彎掠葉片周向彎曲方向和彎角大小對于旋轉(zhuǎn)動葉葉頂泄漏渦的影響規(guī)律。 本文主要研究內(nèi)容和研究成果如下: 1、論文以T35型低壓軸流風(fēng)扇葉片為設(shè)計原型,采用遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的組合優(yōu)化方法,對周向彎曲動葉的彎曲方向和彎曲角度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計得到的周向前彎角度為6.1o的優(yōu)化葉輪各項氣動和聲學(xué)性能指標(biāo)均明顯優(yōu)于原型葉輪,同時有效解決了常規(guī)彎掠葉片設(shè)計中周向前彎葉片壓升降低的缺陷。與原型葉輪相比,優(yōu)化后的葉輪全壓系數(shù)提高3.56%,氣動效率提高1.27%,穩(wěn)定工作范圍增加36.4%,同時比A聲壓級降低了...

【文章頁數(shù)】：173 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題意義和研究現(xiàn)狀
        1.1.1 課題意義
        1.1.2 彎掠動葉研究現(xiàn)狀
        1.1.3 動葉葉頂間隙流動研究現(xiàn)狀
        1.1.4 葉輪機械優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀
    1.2 本文研究目的和工作內(nèi)容
第二章 周向彎曲葉片的優(yōu)化設(shè)計
    2.1 彎掠葉片設(shè)計背景
        2.1.1 軸流風(fēng)扇彎掠動葉片定義
        2.1.2 周向彎曲葉片設(shè)計背景
    2.2 周向彎曲葉片的優(yōu)化
        2.2.1 優(yōu)化算法的基本原理
        2.2.2 周向彎曲葉片的優(yōu)化過程
        2.2.3 周向彎曲葉片的優(yōu)化結(jié)果
    2.3 葉片設(shè)計參數(shù)和幾何特征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 實驗裝置和測量技術(shù)
    3.1 實驗裝置
    3.2 五孔探針測量技術(shù)
        3.2.1 五孔探針工作原理及其校準(zhǔn)過程
        3.2.2 五孔探針測量方法及其數(shù)據(jù)處理
    3.3 PIV 測量技術(shù)
        3.3.1 PIV 測速系統(tǒng)原理
        3.3.2 PIV 實驗設(shè)備
        3.3.3 PIV 實驗步驟
    3.4 本章小結(jié)
第四章 不同周向彎曲葉片氣動性能和出口流場試驗研究及其比較
    4.1 性能測量的不確定度評估
        4.1.1 不確定度評估的意義及分類
        4.1.2 不確定度評估的步驟
        4.1.3 葉輪氣動性能試驗測量的不確定度評估
        4.1.4 葉輪聲學(xué)性能試驗測量的不確定度評估
    4.2 葉片的周向彎曲方向?qū)π阅艿挠绊?br>        4.2.1 總體氣動性能試驗結(jié)果分析
        4.2.2 氣動聲學(xué)性能試驗結(jié)果分析
        4.2.3 出口流場試驗結(jié)果分析
    4.3 葉片的周向前彎角度對性能的影響
        4.3.1 總體氣動性能試驗結(jié)果分析
        4.3.2 氣動聲學(xué)性能試驗結(jié)果分析
        4.3.3 出口流場試驗結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 不同周向彎曲葉片內(nèi)部流動的數(shù)值研究及其比較
    5.1 計算方法
        5.1.1 控制方程
        5.1.2 湍流模型
        5.1.3 控制方程的離散化
    5.2 葉輪流場的數(shù)值模擬
        5.2.1 計算網(wǎng)格劃分
        5.2.2 計算條件設(shè)置
        5.2.3 數(shù)值迭代結(jié)果
    5.3 計算結(jié)果分析
        5.3.1 計算與實驗結(jié)果比較
        5.3.2 不同周向彎曲方向葉片內(nèi)部流動分析
        5.3.3 不同周向前彎葉片內(nèi)部流動分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 周向彎曲葉片葉頂泄漏流動 PIV 實驗研究與數(shù)值分析
    6.1 葉頂泄漏流場實驗測量
        6.1.1 實驗測量位置布置
        6.1.2 實驗數(shù)據(jù)處理方法
        6.1.3 葉頂泄漏渦渦心位置的不確定度評估
    6.2 葉片的周向彎曲方向?qū)θ~頂區(qū)域流動的影響
        6.2.1 葉頂泄漏流動特性的實驗結(jié)果分析
        6.2.2 葉頂流場的數(shù)值分析
    6.3 不同周向前彎葉片對葉頂流場的影響
        6.3.1 葉頂泄漏流動特性的實驗結(jié)果分析
        6.3.2 葉頂流場的數(shù)值分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 周向彎曲葉片內(nèi)部流動特征及對氣動性能影響的機理分析
    7.1 軸流風(fēng)扇內(nèi)部流動分析
    7.2 周向彎曲葉片對二次流動的控制
    7.3 周向彎曲葉片對風(fēng)扇總體性能的影響
    7.4 周向彎曲葉片對葉頂間隙流場的影響
        7.4.1 葉頂間隙流場對風(fēng)扇總體氣動性能的影響
        7.4.2 周向彎曲葉片對葉頂間隙流動的作用
    7.5 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 研究工作總結(jié)
    8.2 本文工作創(chuàng)新
    8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間主要研究成果



本文編號：3865803