高負(fù)荷、高效率壓氣機(jī)/風(fēng)扇設(shè)計(jì)是航空發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)高推重比、低油耗的關(guān)鍵技術(shù)。壓氣機(jī)/風(fēng)扇負(fù)荷越高,葉片通道內(nèi)逆壓力梯度越大,葉片吸力面和上下環(huán)壁附面層越厚、越容易產(chǎn)生流動分離。采用附面層吸附方法控制附面層發(fā)展,可有效提高級負(fù)荷和級效率。本文研究吸附式風(fēng)扇氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法;建立適用于高負(fù)荷吸附式風(fēng)扇優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺;為了驗(yàn)證吸附式風(fēng)扇氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了高壓比吸附式風(fēng)扇級氣動設(shè)計(jì)。主要研究工作和研究內(nèi)容如下:1、吸附式風(fēng)扇級氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究通過吸附式風(fēng)扇氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究,建立完整的適用于高負(fù)荷吸附式風(fēng)扇級設(shè)計(jì)平臺,該平臺包括S2流面通流設(shè)計(jì)模塊、二維葉型（平面、S1流面回轉(zhuǎn)面）設(shè)計(jì)模塊和三維葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊。在S2流面通流設(shè)計(jì)時,由于常規(guī)損失模型不適用于吸附式壓氣機(jī)/風(fēng)扇設(shè)計(jì),本文提出采用損失反饋的方法,即將吸附式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子/靜子的實(shí)際損失/效率沿徑向分布作為S2流面通流設(shè)計(jì)的損失模型。二維葉型設(shè)計(jì)方法采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,將葉型幾何參數(shù)與吸氣參數(shù)均作為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行耦合優(yōu)化設(shè)計(jì),以考慮葉型參數(shù)與吸氣參數(shù)的相互影響。三維優(yōu)化設(shè)計(jì)將葉片沿葉高型面的幾何參數(shù)、積疊線彎掠、吸氣參數(shù)、子午面幾何參... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：240 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 高增壓比壓氣機(jī)/風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 跨音壓氣機(jī)/風(fēng)扇
        1.2.2 超音壓氣機(jī)
        1.2.3 吸附式壓氣機(jī)/風(fēng)扇
    1.3 吸附式壓氣機(jī)/風(fēng)扇的研究
        1.3.1 吸附式壓氣機(jī)/風(fēng)扇的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
        1.3.2 國外研究進(jìn)展
        1.3.3 國內(nèi)研究進(jìn)展
    1.4 本文的研究目的和研究內(nèi)容
第二章 吸附式風(fēng)扇氣動設(shè)計(jì)方法研究
    2.1 吸附式風(fēng)扇氣動設(shè)計(jì)方法介紹
    2.2 S2 流面通流設(shè)計(jì)
        2.2.1 S2 流面流場計(jì)算
        2.2.2 吸附式損失模型和損失反饋
    2.3 二維葉型/三維葉片參數(shù)化方法
        2.3.1 二維葉型參數(shù)化方法
        2.3.2 三維葉片參數(shù)化方法
    2.4 流場計(jì)算
        2.4.1 二維葉型流場計(jì)算方法和葉型表面吸氣處理方法
        2.4.2 三維葉片流場計(jì)算方法和葉片表面吸氣處理方法
    2.5 目標(biāo)函數(shù)設(shè)定
        2.5.1 二維平面葉型目標(biāo)函數(shù)設(shè)定
        2.5.2 二維回轉(zhuǎn)面葉型目標(biāo)函數(shù)設(shè)定
        2.5.3 三維葉片目標(biāo)函數(shù)設(shè)定
    2.6 數(shù)值最優(yōu)化方法
    2.7 小結(jié)
第三章 數(shù)值最優(yōu)化方法改進(jìn)
    3.1 單純形法改進(jìn)遺傳算法
        3.1.1 單純形法的基本思想
        3.1.2 單純形法改進(jìn)遺傳算法技術(shù)路線
        3.1.3 典型函數(shù)測試單純形法改進(jìn)效果
        3.1.4 吸附式平面葉柵優(yōu)化應(yīng)用
        3.1.5 葉型和吸氣耦合設(shè)計(jì)效果驗(yàn)證
    3.2 變空間尋優(yōu)改進(jìn)遺傳算法
        3.2.1 BEZIER曲線等價遞推
        3.2.2 典型函數(shù)測試變空間尋優(yōu)改進(jìn)效果
        3.2.3 壓氣機(jī)葉柵優(yōu)化應(yīng)用
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高壓比吸附式風(fēng)扇級轉(zhuǎn)子優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 S2 流面流場計(jì)算中轉(zhuǎn)子主要參數(shù)對轉(zhuǎn)子性能的影響
        4.1.1 轉(zhuǎn)子進(jìn)口輪轂比對轉(zhuǎn)子性能影響分析
        4.1.2 通道內(nèi)激波數(shù)的影響
        4.1.3 葉尖輪緣速度對轉(zhuǎn)子性能影響分析
    4.2 吸附式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子S2 流面通流設(shè)計(jì)
    4.3 轉(zhuǎn)子S1 流面葉型設(shè)計(jì)
        4.3.1 轉(zhuǎn)子S1 流面初始葉型設(shè)計(jì)
        4.3.2 轉(zhuǎn)子S1 流面葉型優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.4 轉(zhuǎn)子三維流場分析
        4.4.1 轉(zhuǎn)子三維流場分析
    4.5 轉(zhuǎn)子三維優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.5.1 轉(zhuǎn)子葉根、葉尖三維優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.5.2 轉(zhuǎn)子葉尖三維優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.6 風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉根處流動特性分析
    4.7 小結(jié)
第五章 關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律分析
    5.1 積疊線掠對風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的氣動影響分析
        5.1.1 葉尖掠對風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的氣動影響分析
        5.1.2 葉根掠對風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的氣動影響分析
    5.2 吸氣參數(shù)對高壓比吸附式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子氣動性能影響
        5.2.1 吸氣位置對回轉(zhuǎn)面葉型氣動性能的影響
        5.2.2 吸氣系數(shù)對回轉(zhuǎn)面葉型氣動性能的影響
    5.3 組合抽吸對風(fēng)扇轉(zhuǎn)子氣動性能影響
        5.3.1 吸氣方案
        5.3.2 機(jī)匣吸氣規(guī)律研究
            5.3.2.1 吸氣位置
            5.3.2.2 最佳吸氣量
            5.3.2.3 周向槽和弦向槽比較
    5.4 吸氣本身對效率的影響
        5.4.1 吸附式轉(zhuǎn)子效率定義
        5.4.2 吸附式壓氣機(jī)級效率定義
    5.5 本章小結(jié)
第六章 高壓比吸附式風(fēng)扇級靜子優(yōu)化設(shè)計(jì)
    6.1 靜子S2 流面通流計(jì)算
    6.2 靜子S1 流面葉型設(shè)計(jì)
        6.2.1 靜子S1 流面初始葉型設(shè)計(jì)
        6.2.2 靜子S1 流面葉型優(yōu)化設(shè)計(jì)
    6.3 風(fēng)扇級三維流場分析
    6.4 靜子輪轂三種改進(jìn)抑制葉根處端壁分離
        6.4.1 靜子輪轂三種改進(jìn)方案
        6.4.2 靜子輪轂三種改進(jìn)抑制葉根處端壁分離分析
    6.5 S1/S2 兩類流面設(shè)計(jì)方法驗(yàn)證
    6.6 級環(huán)境下靜子優(yōu)化設(shè)計(jì)
    6.7 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 研究總結(jié)
    7.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高負(fù)荷靜子表面附面層抽吸試驗(yàn)研究[J]. 李麗麗,劉太秋,傅文廣,孫鵬,徐文峰.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]吸附式擴(kuò)壓葉柵流動仿真與試驗(yàn)研究[J]. 王東,馮冬民,郝晟淳,劉建明,李麗麗.  中國測試. 2018(01)
[3]附面層抽吸對高負(fù)荷擴(kuò)壓葉柵變沖角性能影響[J]. 陸華偉,張永超,劉俊,劉斌,郭爽.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]大涵道比風(fēng)扇葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 張金環(huán),周正貴,周旭.  航空動力學(xué)報(bào). 2017(01)
[5]高馬赫數(shù)超聲壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉型優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 邱名,馬率,周正貴,張傳海,王子維.  推進(jìn)技術(shù). 2016(10)
[6]適用于跨音壓氣機(jī)的超音葉型設(shè)計(jì)[J]. 邱名,馬率,周正貴,陳逖,郝顏.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2016(06)
[7]多級低反力度靜子吸附式壓氣機(jī)氣動設(shè)計(jì)[J]. 張龍新,杜鑫,胡應(yīng)交,丁駿,王松濤,陳紹文.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2016(04)
[8]具有葉頂間隙擴(kuò)壓葉柵附面層抽吸研究[J]. 陸華偉,張永超,康達(dá),劉斌.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2016(02)
[9]組合抽吸對高負(fù)荷壓氣機(jī)葉柵流動分離控制的研究[J]. 茅曉晨,劉波,張鵬,宋召運(yùn),薄相峰.  推進(jìn)技術(shù). 2016(01)
[10]高負(fù)荷吸附式壓氣機(jī)氣動設(shè)計(jì)與分析[J]. 張鵬,劉波,王雷,史磊,茅曉晨.  推進(jìn)技術(shù). 2015(07)

博士論文
[1]超音壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的起動特性及內(nèi)部流動組織研究[D]. 楊世豪.中國科學(xué)院工程熱物理研究所 2017
[2]高級壓比軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子通道內(nèi)激波組織研究[D]. 邱名.南京航空航天大學(xué) 2014
[3]基于并行遺傳算法的風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 汪光文.南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]高負(fù)荷多級軸流壓氣機(jī)氣動設(shè)計(jì)[D]. 郭嘯云.南京航空航天大學(xué) 2018
[2]大涵道比風(fēng)扇氣動設(shè)計(jì)及噪音分析[D]. 宋圣申.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]靜葉附面層抽吸對跨聲速壓氣機(jī)氣動性能影響的數(shù)值研究[D]. 王安妮.大連海事大學(xué) 2017
[4]機(jī)匣周向槽抽吸對跨聲速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子氣動性能影響研究[D]. 韓興偉.大連海事大學(xué) 2017
[5]風(fēng)扇葉片氣動性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 張毅.南京航空航天大學(xué) 2016
[6]跨聲速低反力度壓氣機(jī)動葉性能優(yōu)化研究[D]. 阮國輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]高負(fù)荷壓氣機(jī)靜子葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 劉龍龍.南京航空航天大學(xué) 2013
[8]與吸氣耦合吸附式葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 趙振國.南京航空航天大學(xué) 2013
[9]遺傳算法的改進(jìn)及風(fēng)扇/壓氣機(jī)通用優(yōu)化平臺的研制[D]. 徐國華.南京航空航天大學(xué) 2013
[10]基于準(zhǔn)三維方法的軸流壓氣機(jī)/風(fēng)扇葉片氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 安志強(qiáng).南京航空航天大學(xué) 2012



本文編號：3633418