跨声速压气机应用弯曲叶片的数值研究

发布时间：2017-11-13 02:33

  本文关键词：跨声速压气机应用弯曲叶片的数值研究

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【摘要】：燃气轮机是对国防工业和国民经济有着重大战略意义的产品,压气机性能的改善对于提升发动机整体性能起着非常关键的作用,随着压气机向着高负荷、超/跨声速方向发展,高性能的超/跨声速压气机叶片设计技术已成为热点研究领域之一。叶片三维积叠线的轴向、周向倾斜或者弯曲均对压气机气动性能有着重要影响,跨声速压气机弯曲叶片的应用研究成为国内外研究工作的重点。本文以跨声速压气机转子Rotor37和级Stage37为研究对象,借助商业软件NUMECA,开展动/静叶片弯曲的数值研究,重点研究叶片弯曲造型对跨声速压气机内部流动特性及损失机理的影响,为在跨声速压气机中应用弯曲叶片技术提供进一步的理论基础,主要开展了以下几方面工作：首先,对研究对象进行了网格无关性验证,在此基础上将原型数值结果和实验进行对比,结果表明数值模拟可以较好的反映实际流场信息,保证计算的可靠性。在后续的数值研究中以数值原型为标准进行对比分析。然后,根据正/反弯曲、弯高及弯角参数对Rotor37进行弯曲设计,通过对每个方案进行详细的数值计算,结果发现：叶片弯曲变形改变了型面静压分布、三维激波结构以及通道内旋涡结构。反弯曲改型设计转子绝热效率得到了提升,其提升效果随着弯高、弯角而变化,最高达1.3个百分点。正弯曲改型设计使得转子气动性能降低,且随着弯高、弯角的增大其性能恶化趋于严重。最后,根据弯高及弯角参数对Stage37静叶进行了正弯设计,在级环境下对各方案详细的计算结果表明：静叶单独弯曲时,适当匹配设计的弯高和弯角可以保证总压比和绝热效率不变的前提下使得级稳定工作流量范围有较好的提升,基本都在20%左右。在级环境下将动叶采用反弯曲后,级效率提升大约0.6%,对于本文研究的跨声速压气机级,效率的提升主要来源于动叶性能的改善,合理的弯曲叶片设计以及适当的级间匹配可以有效的提升压气机级整体性能。
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK473

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