叶表凹坑影响高负荷扩压叶栅气动性能研究
发布时间：2021-01-16 13:48
采用高负荷静叶是实现压气机低重量、高压比的有效方法。本文基于一典型的大弯角高负荷静叶栅NACA65-K48,提出了在叶片吸力面侧布置凹坑的流动分离控制措施。研究表明叶表凹坑对于叶片吸力面侧泡式分离及端区附近的三维角区分离均有一定程度的抑制作用。本文的研究主要包括以下几方面:首先,完成了带凹坑矩形扩压叶栅的建模与网格划分,基于雷诺时均N-S方程的方法（RANS）完成数值校核以及网格无关性验证。在最小损失工况下,对凹坑的数目、深度、位置三种参数进行研究,结果表明,在加工允许范围内,一定数目的较小深度的凹坑能获得更好的减损效果（10%-20%）;位于角区分离线前且靠近叶片前缘的凹坑阵列能够有效抑制角区三维分离,降低流动损失。基于上述算例,分析并总结凹坑在扩压叶栅中抑制分离的机理:凹坑内部的旋涡结构能够促进边界层内流体与层外流体间的掺混,提高边界层流体动能,降低边界层厚度,进而提高边界层抑制分离的能力。与此同时,选取效果较好的凹坑方案研究其在不同马赫数和不同来流冲角下的作用效果,发现凹坑在较宽的工作范围内均能获得较好的减损效果。最后,选取部分研究方案,进行叶栅风洞实验。结果表明:在负冲角下凹坑...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１等离子体激励抑制角区分离的两种作用机理［１（）］??
??实验（图１．２），结果表明，在叶片吸力面激波前开设抽吸槽可有效延迟分离区的??形成＾１。Ｓａｔｔａ和Ｚｕｎｍｏ等＿对低压涡轮叶栅也进行了附面层抽吸的实验研究，实??验叶片如图１．３所示。结果表明，采用抽吸后叶片尾迹宽度和深度均大幅减小。??Ｃ７７??图１．２压气机叶表不同的抽吸方式［１４］?图１．３带抽吸槽的涡轮叶片Ｍ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｌｏｔ，?ｈｏｌｅ?ａｎｄ?Ｆｉｇ．?１．３?Ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?ｓｕｃｔｉｏｎ?ｓｌｏｔ?ｏｎ?ｔｕｒｂｉｎｅ??ｓｃｏｏｐ?ｔｏ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｂｌａｄｅ［１４】?ｂｌａｄｅ［１５］??国内，陈浮［１６］、宋彦萍［１７］、陈绍文［ｌ８］，郭爽［１９，２Ｇ］，陆华伟ｆ２１＊２２１等分别基于某??中等稠度的扩压叶栅、自行设计的高负荷扩压叶栅、以及某高负荷跨声速压气机??叶栅研究抽吸槽几何参数、位置参数对叶栅气动性能以及对激波及分离流相干涉??等方面的作用规律，均获得了较好效果。??１．２．?２被动控制方法??与主动流动控制不同的是，被动控制的基本思想是在不改变系统总能量的前??提下，通过加强稳定区与非稳定区能量的交换来重新分配系统中的能量，进而改??善不稳定区的动力特性。该控制方式具有结构简单、应用性好的特点
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【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子体激励式压气机[J]. 李应红,吴云,张海灯,李军. 推进技术. 2017(10)
[2]轴流压气机等离子体流动控制[J]. 吴云,张海灯,于贤君,李应红. 工程热物理学报. 2017(07)
[3]附面层抽吸对高负荷扩压叶栅变冲角性能影响[J]. 陆华伟,张永超,刘俊,刘斌,郭爽. 工程热物理学报. 2017(04)
[4]近失速工况跨声速压气机静叶端壁附面层流向槽抽吸数值研究[J]. 陆华伟,王安妮,郭爽,韩兴伟. 科学技术与工程. 2017(06)
[5]Experimental investigation on a high subsonic compressor cascade flow[J]. Zhang Haideng,Wu Yun,Li Yinghong,Lu Huawei. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(04)
[6]不同深宽比陷窝诱导涡结构分析[J]. 刘静,李杰. 航空计算技术. 2014(05)
[7]基于表面“凹槽”与“陷窝”技术的低雷诺数涡轮流动损失控制[J]. 杨林,乔渭阳,母忠强,罗华玲,侯伟涛. 航空动力学报. 2013(04)
[8]叶型附面层分离流动控制技术研究进展[J]. 周敏,李航航,唐侃平. 航空工程进展. 2011(03)
[9]凹坑形表面在空气介质中的减阻性能研究[J]. 徐中,徐宇,王磊,徐文骥. 摩擦学学报. 2009(06)
[10]等离子体气动激励抑制压气机叶栅角区流动分离的仿真与实验[J]. 吴云,李应红,朱俊强,周敏,贾敏,苏长兵,宋慧敏. 航空动力学报. 2009(04)
博士论文
[1]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
[2]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
[3]弯曲叶片控制扩压叶栅二次流动的实验研究[D]. 钟兢军.哈尔滨工业大学 1996
硕士论文
[1]仿生鱼鳞形凹坑表面减阻性能的数值研究[D]. 钱风超.大连理工大学 2013
[2]旋成体表面凹坑凸包结构形态的减阻性能研究[D]. 方言.北京交通大学 2012
[3]仿生减阻表面的数值研究[D]. 李天然.大连理工大学 2012
[4]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
本文编号：2980940
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１等离子体激励抑制角区分离的两种作用机理［１（）］??
??实验（图１．２），结果表明，在叶片吸力面激波前开设抽吸槽可有效延迟分离区的??形成＾１。Ｓａｔｔａ和Ｚｕｎｍｏ等＿对低压涡轮叶栅也进行了附面层抽吸的实验研究，实??验叶片如图１．３所示。结果表明，采用抽吸后叶片尾迹宽度和深度均大幅减小。??Ｃ７７??图１．２压气机叶表不同的抽吸方式［１４］?图１．３带抽吸槽的涡轮叶片Ｍ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｌｏｔ，?ｈｏｌｅ?ａｎｄ?Ｆｉｇ．?１．３?Ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ?ｓｕｃｔｉｏｎ?ｓｌｏｔ?ｏｎ?ｔｕｒｂｉｎｅ??ｓｃｏｏｐ?ｔｏ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｂｌａｄｅ［１４】?ｂｌａｄｅ［１５］??国内，陈浮［１６］、宋彦萍［１７］、陈绍文［ｌ８］，郭爽［１９，２Ｇ］，陆华伟ｆ２１＊２２１等分别基于某??中等稠度的扩压叶栅、自行设计的高负荷扩压叶栅、以及某高负荷跨声速压气机??叶栅研究抽吸槽几何参数、位置参数对叶栅气动性能以及对激波及分离流相干涉??等方面的作用规律，均获得了较好效果。??１．２．?２被动控制方法??与主动流动控制不同的是，被动控制的基本思想是在不改变系统总能量的前??提下，通过加强稳定区与非稳定区能量的交换来重新分配系统中的能量，进而改??善不稳定区的动力特性。该控制方式具有结构简单、应用性好的特点
、：：广／?＼??０．０?０．２?０．４?０．６?０８?１．０?１．２??图１．５非轴对称端壁三维视图［３（）］?图１．６非轴对称端壁轴向变化［３０］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?Ｆｉｇ．?１．６?Ａｘｉａｌ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ??ｎｏｎ－ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ?ｅｎｄｗａｌｌ［３０】?ｎｏｎ－ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃ?ｅｎｄ?ｗａｌｌ［３０］??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子体激励式压气机[J]. 李应红,吴云,张海灯,李军. 推进技术. 2017(10)
[2]轴流压气机等离子体流动控制[J]. 吴云,张海灯,于贤君,李应红. 工程热物理学报. 2017(07)
[3]附面层抽吸对高负荷扩压叶栅变冲角性能影响[J]. 陆华伟,张永超,刘俊,刘斌,郭爽. 工程热物理学报. 2017(04)
[4]近失速工况跨声速压气机静叶端壁附面层流向槽抽吸数值研究[J]. 陆华伟,王安妮,郭爽,韩兴伟. 科学技术与工程. 2017(06)
[5]Experimental investigation on a high subsonic compressor cascade flow[J]. Zhang Haideng,Wu Yun,Li Yinghong,Lu Huawei. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(04)
[6]不同深宽比陷窝诱导涡结构分析[J]. 刘静,李杰. 航空计算技术. 2014(05)
[7]基于表面“凹槽”与“陷窝”技术的低雷诺数涡轮流动损失控制[J]. 杨林,乔渭阳,母忠强,罗华玲,侯伟涛. 航空动力学报. 2013(04)
[8]叶型附面层分离流动控制技术研究进展[J]. 周敏,李航航,唐侃平. 航空工程进展. 2011(03)
[9]凹坑形表面在空气介质中的减阻性能研究[J]. 徐中,徐宇,王磊,徐文骥. 摩擦学学报. 2009(06)
[10]等离子体气动激励抑制压气机叶栅角区流动分离的仿真与实验[J]. 吴云,李应红,朱俊强,周敏,贾敏,苏长兵,宋慧敏. 航空动力学报. 2009(04)
博士论文
[1]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
[2]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
[3]弯曲叶片控制扩压叶栅二次流动的实验研究[D]. 钟兢军.哈尔滨工业大学 1996
硕士论文
[1]仿生鱼鳞形凹坑表面减阻性能的数值研究[D]. 钱风超.大连理工大学 2013
[2]旋成体表面凹坑凸包结构形态的减阻性能研究[D]. 方言.北京交通大学 2012
[3]仿生减阻表面的数值研究[D]. 李天然.大连理工大学 2012
[4]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
本文编号：2980940
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