曲率连续前缘对压气机静叶气动性能的影响研究

发布时间：2023-04-28 14:50

　　压气机作为燃气轮机重要组成部件之一,如何提高其性能一直是主要研究方向。压气机叶片前缘的尺寸虽小,但其几何形状的变化会影响整个流场的分布,因此,对前缘进行合理的优化,可以有效抑制流动分离,提高压气机整体性能。本文以DMU37静叶90%叶高的典型截面叶型为研究对象,通过VS编程,将圆弧型前缘设计成不同的曲率连续前缘。之后用CFX数值计算软件进行数值研究,通过分析总压损失系数、吸力峰、前缘流线分布等参数,比较了圆型前缘与曲率连续前缘的流场性能,并寻求最佳的曲率连续设计方案。首先,用Numeca软件进行网格划分并进行网格无关性验证,并在实验结果的基础上选取了最佳湍流模型,以保证数值结果的准确性。对原型叶栅的流场进行数值分析结果表明:同一冲角下,马赫数增加会导致损失增大,上下端壁是损失增大主要区域;同一马赫数下,-6°冲角时分离泡出现在压力面侧,-3°冲角分离泡消失,从0°冲角开始吸力面出现分离,并随着冲角的增大分离程度增大。然后,采用了一种曲率连续设计方法,将圆型前缘设计为三种不同曲率连续前缘后,在不同工况下与圆型前缘流场进行分析对比。结果表明:在圆型前缘方案的总压损失系数较小时,曲率连续设计...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 压气机内部流动损失
    1.3 前缘形状国外研究现状
    1.4 前缘形状国内研究现状
    1.5 论文研究内容及目的
第2章 数值方法
    2.1 引言
    2.2 数值计算工具介绍
        2.2.1 网格生成器IGG/AutoGrid
        2.2.2 流场求解器CFX
        2.2.3 后处理软件Tecplot
    2.3 数值计算方法
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 湍流模型
        2.3.3 CFX计算方法
    2.4 本章小结
第3章 原型叶栅流场分析
    3.1 引言
    3.2 网格无关性验证及湍流模型选取
        3.2.1 网格无关性验证
        3.2.2 湍流模型选取
    3.3 来流马赫数对平面叶栅气动性能的影响
    3.4 冲角对平面叶栅气动性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 曲率连续前缘对平面叶栅气动性能的影响
    4.1 引言
    4.2 前缘形状对叶片前缘流动的影响
    4.3 曲率连续前缘设计方案
        4.3.1 Bezier曲线的应用
        4.3.2 曲率连续设计方法
    4.4 不同工况下曲率连续前缘对平面叶栅气动性能的影响
        4.4.1 曲率连续前缘对总压损失系数的影响
        4.4.2 曲率连续前缘对前缘吸力峰的影响
        4.4.3 曲率连续前缘对吸力面壁面极限流线的影响
        4.4.4 曲率连续前缘对S1截面流线的影响
    4.5 本章小结
第5章 大曲率变化的曲率连续前缘对平面叶栅气动性能的影响
    5.1 引言
    5.2 大曲率变化的曲率连续前缘对平面叶栅气动性能的影响
        5.2.1 大曲率变化的曲率连续前缘对总压损失系数的影响
        5.2.2 大曲率变化的曲率连续前缘对吸力峰的影响
        5.2.3 大曲率变化的曲率连续前缘对吸力面壁面极限流线的影响
    5.3 本章小结
结论
展望及建议
参考文献
附录
致谢
作者简介



本文编号：3804011