旋转冲压压缩转子试验系统气动性能数值研究

发布时间：2017-10-04 07:48

  本文关键词：旋转冲压压缩转子试验系统气动性能数值研究

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【摘要】：为了提高燃气轮机的性能,超/跨声压气机的研制至关重要。作为一种新型的超声速压气机转子,旋转冲压压缩转子通过激波对来流进行高效的减速增压,可以达到较高的单级压比。本文对这种激波增压式的旋转冲压压缩转子试验系统通流部分进行数值模拟,计算模型包括进口段、导叶段、旋转冲压压缩转子段及出口支板段。得到整个试验系统的各部件流场参数并进一步对其性能展开分析。本文首先对设计转速下的旋转冲压压缩转子试验系统通流部分进行数值模拟,得到其最高效率工况和近失速工况的流动特性。研究发现,旋转冲压压缩转子虽然受到上下游叶栅的影响,但仍可以实现较高的单级增压比。进口导叶对气流增速并进行预旋偏转,能够满足下游旋转冲压压缩转子对来流条件的要求。受下游旋转冲压压缩转子隔板影响,导叶内气流周向分布不均匀。旋转冲压压缩转子中间主流和近隔板处经历不同的压缩过程,中心主流形成λ激波,靠近隔板压力面侧激波正常反射,靠近隔板吸力面侧则形成了激波串。出口支板段气流分布不均匀,在靠近支板压力面侧和轮毂壁面附近气流流动通畅,马赫数和总压较高。之后又进行了不同反压和转速条件下旋转冲压压缩转子试验系统的数值模拟,探讨了反压和转速对旋转冲压压缩转子试验系统的影响,以此来分析其变工况性能。结果表明,旋转冲压压缩转子特性曲线较常规亚声速压气机陡峭,效率流量特性线存在拐点,而压比-流量特性线则随流量降低单调增加。出口反压增加时,导叶段内气流流动沿周向方向趋于均匀。旋转冲压压缩转子流道内依次出现斜激波、斜激波/激波串、λ激波/正激波、λ激波四种激波压缩结构。出口支板段随着反压增加存在最小损失工况。转速升高时,导叶流道气流损失变化不大。旋转冲压压缩转子逐渐进入起动工况,压缩面上的激波系在机匣上的入射点逐渐向下游发展,激波数目增加。出口支板段产生的气流损失随转速的升高而增大。
【关键词】：旋转冲压压缩转子 试验系统 通流部分 气动性能 数值模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK473
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 旋转冲压压缩原理及发展现状11-19
• 1.2.1 旋转冲压压缩基本原理11-12
• 1.2.2 国外研究现状12-17
• 1.2.3 国内研究现状17-19
• 1.3 旋转冲压压缩转子发展前景、技术难点19-21
• 1.3.1 发展前景19-20
• 1.3.2 技术难点20-21
• 1.4 本文研究目的和内容21-23
• 第2章 数值计算方法及网格无关性验证23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 计算模型24-25
• 2.3 数值模拟方法25-31
• 2.3.1 数值仿真软件25-26
• 2.3.2 网格划分26-27
• 2.3.3 求解方法27-29
• 2.3.4 湍流模型29-30
• 2.3.5 边界条件30-31
• 2.3.6 求解控制参数31
• 2.4 网格无关性验证31-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第3章 旋转冲压压缩转子试验系统典型工况数值研究35-72
• 3.1 引言35
• 3.2 旋转冲压压缩转子特性参数35-37
• 3.3 最高效率工况37-55
• 3.3.1 导叶段37-42
• 3.3.2 旋转冲压压缩转子段42-54
• 3.3.3 出口支板段54-55
• 3.4 近失速工况55-70
• 3.4.1 导叶段55-60
• 3.4.2 旋转冲压压缩转子段60-69
• 3.4.3 出口支板段69-70
• 3.5 本章小结70-72
• 第4章 旋转冲压压缩转子试验系统变工况数值研究72-90
• 4.1 引言72
• 4.2 旋转冲压压缩转子特性曲线72-73
• 4.3 变工况性能分析73-88
• 4.3.1 变出口反压工况73-82
• 4.3.2 变转速工况82-88
• 4.4 本章小结88-90
• 结论90-92
• 参考文献92-96
• 致谢96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 陈矛章;风扇/压气机技术发展和对今后工作的建议[J];航空动力学报;2002年01期

2 韩吉昂;钟兢军;严红明;孙鹏;于洋;;旋转冲压压缩转子三维进气流道数值研究[J];航空动力学报;2009年05期

3 钟兢军;韩吉昂;杨凌;;旋转冲压压缩转子研究进展及发展前景[J];航空动力学报;2011年10期

4 孟香;王云;朱保利;雷娜;吕浩福;;旋转冲压发动机冲压转子的强度分析[J];科学技术与工程;2007年19期

5 王云;孟香;;旋转冲压发动机冲压转子动应力分析[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2006年04期

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本文编号：969479