高升力低压涡轮叶型平面叶栅试验

发布时间：2017-10-20 17:08

  本文关键词：高升力低压涡轮叶型平面叶栅试验

  更多相关文章： 低压涡轮 平面叶栅 上游尾迹 分离泡 数值模拟

【摘要】：为了增加涡扇发动机推重比,越来越多的低压涡轮叶片采用高升力叶型。高升力叶型叶片负载大,减少了低压涡轮叶片数,降低发动机重量,提高推重比。但采用高升力叶型会增加叶栅吸力面后部逆压梯度,增加低雷诺数下边界层分离风险,使得叶型损失升高。边界层流动状态和叶型损失紧密相关,搞清楚叶栅边界层流动状态,在叶型设计过程中是十分必要的。本文通过平面叶栅风洞试验对某种型号的高升力叶片进行气动研究。考虑雷诺数和尾迹非定常效应对流场影响,测量不同工况下叶栅表面载荷分布、总压损失系数和气流落后角等参数。介绍了试验段结构设计、试验测试装置和测试方法。通过Fluent流场仿真软件,在试验工况下对叶栅流场进行CFD模拟。数值模拟采用Fluent软件中Transition SST模型进行计算。该模型耦合了Langtry-Menter转捩模型和SST κ-ω湍流模型。将数值结果与试验结果结合分析流场情况。主要考虑了尾迹通过叶栅通道过程中,边界层状态的变化。研究发现高升力叶型吸力面出现分离泡,分离泡长度随雷诺数降低而增长。分离泡的长度与叶型总压损失系数成正比关系。出口气流角随雷诺数降低向叶片吸力面偏移。试验设计的尾迹发生装置能准确模拟上游叶栅尾迹。尾迹非定常效应在低雷诺数条件下能有效抑制分离泡的产生。在尾迹折合频率较低fr=0.3时,边界层在尾迹间隙状态还会恢复至稳态时状态。在高尾迹折合频率fr=0.6时,边界层分离泡彻底消失。
【关键词】：低压涡轮 平面叶栅 上游尾迹 分离泡 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V235.13
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 课题研究背景及研究目的8-10
• 1.2 边界层分离与转捩10-14
• 1.2.1 边界层分离10-12
• 1.2.2 边界层转捩12-14
• 1.3 尾迹与边界层的相互作用14-17
• 1.4 课题研究现状和本文研究内容17-20
• 2 风洞试验段结构及系统调试20-31
• 2.1 风洞总体结构20-26
• 2.1.1 试验段21-22
• 2.1.2 尾迹模拟装置22-25
• 2.1.3 湍流控制栅格25-26
• 2.2 试验对象和测试内容及方案26-30
• 2.2.1 试验对象26-27
• 2.2.2 测试内容及方案27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 试验仪器及测试方法31-43
• 3.1 测试系统31-37
• 3.1.1 压力(速度)测试系统32-35
• 3.1.2 温度采集系统35
• 3.1.3 瞬态速度测量系统35-37
• 3.1.4 位移机构37
• 3.2 试验数据处理方法37-39
• 3.3 试验流场品质39-41
• 3.4 试验流程41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 实验结果与分析43-49
• 4.1 叶片表面载荷分布测量43-45
• 4.2 叶栅总压损失结果45-47
• 4.3 气流落后角47
• 4.4 尾迹非稳态影响47-49
• 4.4.1 尾迹对边面静压分布的影响47
• 4.4.2 总压损失47-49
• 5 叶栅内部流场的数值模拟计算与分析49-61
• 5.1 数值模拟软件及数值方法49-51
• 5.1.1 控制方程和湍流模型50-51
• 5.2 计算域网格及计算工况51-54
• 5.3 计算结果及分析54-61
• 5.3.1 稳态结果分析54-56
• 5.3.2 非稳态结果分析56-61
• 结论与展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 向欢;杨荣菲;葛宁;;尾迹诱导下低压涡轮边界层转捩的数值模拟[J];燃气涡轮试验与研究;2013年03期

2 乔渭阳;赵磊;罗华玲;伊进宝;张军胜;;低雷诺数涡轮叶片边界层转捩及分离特性测量[J];推进技术;2012年06期

3 邹正平;叶建;刘火星;李维;杨琳;冯涛;;低压涡轮内部流动及其气动设计研究进展[J];力学进展;2007年04期

4 杨琳;邹正平;李维;秦代斌;;尾迹作用下不同负荷分布叶型边界层发展研究[J];工程热物理学报;2006年05期

5 叶建;邹正平;;逆压梯度下层流分离泡转捩的大涡模拟[J];工程热物理学报;2006年03期

，

本文编号：1068342