真实工况因素对自发射流抑制叶尖泄漏影响的数值研究

发布时间：2017-08-01 00:26

  本文关键词：真实工况因素对自发射流抑制叶尖泄漏影响的数值研究

  更多相关文章： 叶轮机械 间隙泄漏 叶尖射流 端壁运动 叶片转动 入口温度

【摘要】：叶轮机械是一种能够实现能量在流体工质与轴动力之间相互转换的重要的动力机械,燃气轮机是其中一种具有代表性的叶轮机械,其核心部件为燃气涡轮。燃气涡轮转子叶尖间隙的存在不仅会造成做功工质的泄漏,产生泄漏损失,同时还会对叶栅流场特性及传热特性产生重要影响并诱发额外的流动损失。本文以某低速平面叶栅为研究对象,围绕燃气涡轮叶顶间隙泄漏(又称叶尖泄漏)及其控制进行了分析探讨,详细研究了几种真实工况因素对叶尖自发射流抑制间隙泄漏效果的影响,具有重要的理论与实践意义。本文首先建立了带有叶尖单孔自发射流的涡轮叶栅数值模型,并对其进行了网格无关性检查和数值模型正确性验证,接着通过大量算例的计算,探讨了叶尖自发射流条件下端壁运动及叶片真实转动对叶栅流场特性、间隙泄漏流流量、叶片周向载荷及涡轮等熵效率的影响,然后利用三维数值模拟的方法,研究了涡轮叶栅入口温度对自发射流条件下叶栅流场特性、传热特性、间隙泄漏流量、叶片周向载荷及涡轮等熵效率的影响,最后,综合全文的研究得出结论,并阐述了这些真实工况因素对自发射流抑制叶顶间隙泄漏的影响,为该被动控制间隙泄漏的方法能够得到进一步的应用提供了理论依据和技术支持,同时为今后进一步提高涡轮工作效率及改善叶栅工作环境奠定了基础。
【关键词】：叶轮机械 间隙泄漏 叶尖射流 端壁运动 叶片转动 入口温度
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK471
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 涡轮叶尖间隙流动研究进展10-14
• 1.3 叶尖泄漏控制技术研究进展14-19
• 1.3.1 被动控制技术研究进展14-17
• 1.3.2 主动控制技术研究进展17-19
• 1.4 本文的主要工作19-21
• 1.4.1 研究目的19
• 1.4.2 研究的主要内容19-21
• 第2章 研究对象及其模型的建立21-30
• 2.1 研究对象21
• 2.2 叶栅描述及几何参数的定义21-22
• 2.2.1 叶栅描述21-22
• 2.2.2 叶栅几何参数的定义22
• 2.3 模型的建立22-23
• 2.4 网格划分及无关性检查23-24
• 2.5 数值方法24-28
• 2.5.1 有限体积法24-25
• 2.5.2 基于有限体积法的FLUENT软件25-26
• 2.5.3 数值求解器及方程模型26-28
• 2.5.4 边界条件及物性28
• 2.6 数值模型的正确性验证28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 端壁运动对自发射流抑制叶尖泄漏的影响30-39
• 3.1 端壁运动对叶栅流场的影响30-34
• 3.1.1 端壁运动对间隙流场结构的影响30-31
• 3.1.2 端壁运动对叶栅流动损失的影响31-34
• 3.2 端壁运动对叶尖泄漏量的影响34-35
• 3.3 端壁运动对叶片载荷的影响35-37
• 3.4 端壁运动对涡轮等熵效率的影响37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 叶片转动对自发射流抑制叶尖泄漏的影响39-47
• 4.1 叶片转动对叶栅流场的影响39-43
• 4.1.1 叶片转动对流场结构的影响39-40
• 4.1.2 叶片转动对叶栅流动损失的影响40-43
• 4.2 叶片转动对叶片载荷的影响43-44
• 4.3 叶片转动对叶尖泄漏量的影响44-45
• 4.4 叶片转动对涡轮等熵效率的影响45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 入口温度对自发射流抑制叶尖泄漏的影响47-60
• 5.1 入口温度对叶栅流场的影响47-51
• 5.1.1 入口温度对流场结构的影响47-48
• 5.1.2 入口温度对流动损失的影响48-51
• 5.2 入口温度对叶片表面换热特性的影响51-55
• 5.3 入口温度对叶尖泄漏量的影响55-56
• 5.4 入口温度对叶片载荷的影响56-57
• 5.5 入口温度对涡轮等熵效率的影响57-58
• 5.6 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间主要成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

【参考文献】

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本文编号：601798