超高膨胀比涡轮机气动性能研究

发布时间：2017-03-28 11:08

  本文关键词：超高膨胀比涡轮机气动性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超高膨胀比特种涡轮机具有较高的膨胀比，能够实现的焓降大，而且尺寸小，重量轻，因此具有重要的研究意义。该类涡轮机由于进出口膨胀比大，内部的气流速度达到超音速，所以其内部流动极其复杂。 本文针对超高膨胀比涡轮机进行了三维结构设计，，涡轮机的静子采用超音速拉法尔喷管，转子采用冲动式高负荷动叶，采用局部进气的方式。利用数值模拟的方法研究涡轮机内部的流动规律，重点研究了涡轮机内各喷管内不同的流动特点，气流的周向不均匀性，动叶叶栅流道内的激波特点以及损失分布特征，各个叶片上的载荷分布以及做功能力的对比。 利用相似模化理论，对涡轮机超音速喷管与高负荷动叶进行静态模化实验，通过测量不同工况下的喷管壁面与叶片表面的静压，分析超音速喷管与高负荷动叶叶栅流道内的激波特点，通过实验结果与数值模拟结果对比，验证数值模拟的准确性。 通过理论分析的方法对涡轮机的变工况特性进行研究，编写相应的高压比涡轮级变工况计算程序，结合三维数值模拟，研究了涡轮机入口总压、出口背压以及转速变化时，涡轮机的功率与效率变化规律。
【关键词】：涡轮机 超高膨胀比 局部进气 静态模化实验 非设计工况
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK14
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 相关领域研究现状9-18
• 1.2.1 高负荷叶栅与超音速喷嘴实验研究现状9-16
• 1.2.2 高负荷大膨胀比涡轮机研究现状16-18
• 1.3 论文主要研究内容18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 数值模拟方法与实验方法19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 数值模拟方法19-24
• 2.2.1 控制方程19-22
• 2.2.2 离散化方法22-23
• 2.2.3 湍流模型简介23-24
• 2.3 实验方法24-28
• 2.3.1 相似模化理论24-25
• 2.3.2 实验装置及实验模型25-27
• 2.3.3 数据采集系统27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 涡轮机气动设计及内流流动分析30-57
• 3.1 引言30
• 3.2 一维气动计算30-32
• 3.3 三维计算模型32-35
• 3.3.1 几何结构32
• 3.3.2 几何建模32-33
• 3.3.3 网格划分33-34
• 3.3.4 计算设置34-35
• 3.4 计算结果分析35-55
• 3.4.1 一维与三维计算结果对比35-36
• 3.4.2 涡轮机整级参数分析36-37
• 3.4.3 喷管组内流动分析37-40
• 3.4.4 过渡域内流动分析40-42
• 3.4.5 动叶叶栅内流动分析42-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第4章 超声速喷管与高负荷动叶叶栅性能验证实验57-78
• 4.1 引言57
• 4.2 实验模型的数值模拟57-68
• 4.2.1 喷管模型的数值模拟57-63
• 4.2.2 实验叶栅模型的数值模拟63-68
• 4.3 实验测量68-77
• 4.3.1 实验模型测点布置68-70
• 4.3.2 实验结果分析70-77
• 4.4 本章小结77-78
• 第5章 超高膨胀比涡轮机变工况特性研究78-91
• 5.1 引言78
• 5.2 涡轮机变工况特性理论计算研究78-81
• 5.2.1 非设计工况下流动参数计算78-80
• 5.2.2 涡轮机变工况理论计算结果分析80-81
• 5.3 涡轮机变工况特性三维数值模拟研究81-90
• 5.3.1 涡轮机入口总压变化时的非设计工况81-86
• 5.3.2 涡轮机出口背压变化时的非设计工况86-88
• 5.3.3 涡轮机转速变化时的非设计工况88-90
• 5.4 本章小结90-91
• 结论91-93
• 参考文献93-98
• 致谢98

  本文关键词：超高膨胀比涡轮机气动性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：272128