组合式压气机通流特性预测程序设计

发布时间：2017-11-03 04:26

  本文关键词：组合式压气机通流特性预测程序设计

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【摘要】：压气机作为航空发动机中最为复杂的部件之一,由于技术含量高,设计难度大,常常成为航空发动研制过程中的技术瓶颈,其性能的优劣也将直接影响航空发动机的性能。虽然如今三维数值模拟技术日益成熟,但是在目前的压气机设计系统中,通流计算由于具有速度快、指向性明确的优点,仍然是最为核心的技术,并受到持续关注和改进。本论文主要探讨了通流计算正问题即通流特性预测在压气机中的应用,主要工作包含以下几个方面。推导了适用于轴流、离心以及组合式压气机通流流动的流线曲率方程,该方程考虑了离心压气机计算站特点,并包含了叶片力影响。在研究大量通流特性预测的经验模型基础上,分别针对轴流压气机与离心压气机,选取了相对合适的经验模型。对离心压气机经验模型的展向与流向分布规律进行了初步探索,使平均流线的一维模型可以应用于二维通流特性计算。基于本文推导的流线曲率方程以及相关的经验模型,使用Fortran90基于面向对象的编程思维开发了通流特性预测程序。通过两个轴流压气机算例、两个离心压气机算例以及一个组合式压气机算例与NUMECA结果以及实验数据的对比,初步验证了通流特性预测程序的有效性。本文所开发的通流特性预测程序具备了一定的通用性,但其准确性需要通过经验模型的改进来不断地提高,进而真正的应用于工程实践。
【关键词】：组合式压气机 通流计算 特性预测 流线曲率法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 本文研究背景及意义9-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 通流特性预测方法的发展12-13
• 1.2.2 通流特性预测经验模型的发展13-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第2章 流线曲率通流特性预测方法16-28
• 2.1 流线曲率法理论基础16-17
• 2.2 控制方程推导17-23
• 2.2.1 柱坐标系下三维流动方程17
• 2.2.2 考虑叶片力的通流特性预测方程17-23
• 2.3 封闭关系式23-25
• 2.4 流线曲率计算25
• 2.5 初始网格生成25-26
• 2.6 流线曲率法求解流程26-28
• 第3章 通流特性预测的经验模型28-48
• 3.1 轴流压气机经验模型28-37
• 3.1.1 进口导叶经验模型28-30
• 3.1.2 动叶与静叶落后角模型30-35
• 3.1.3 动叶与静叶损失模型35-37
• 3.2 离心压气机经验模型37-42
• 3.2.1 滑移因子37-38
• 3.2.2 叶轮出口阻塞因子38-39
• 3.2.3 损失模型39-41
• 3.2.4 滑移位置41-42
• 3.3 离心压气机经验模型分布规律42-47
• 3.3.1 损失展向分布42-45
• 3.3.2 损失流向分布45-46
• 3.3.3 堵塞因子与脱轨角流向分布46-47
• 3.4 小结47-48
• 第4章 通流特性预测程序架构48-55
• 4.1 代码风格48-50
• 4.1.1 面向过程模型49-50
• 4.1.2 面向对象模型50
• 4.2 命名规则50-52
• 4.3 程序架构52-55
• 4.3.1 程序模块52
• 4.3.2 程序流程52-55
• 第5章 算例校验55-71
• 5.1 轴流压气机通流特性预测校验55-63
• 5.1.1 Rotor 67算例55-57
• 5.1.2 某四级轴流压气机算例57-63
• 5.2 离心压气机通流特性预测校验63-67
• 5.2.1 LSCC算例63-65
• 5.2.2 HPCC算例65-67
• 5.3 某组合式压气机通流特性预测校验67-70
• 5.4 小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 附录 符号列表76-77
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单77-78
• 致谢78

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本文编号：1134645