超声速叶片扩压器设计方法研究

发布时间：2021-05-26 11:49

　　为收集高性能离心压气机出口的高动能,实现高动能向压力能的高效转化,本文进行了离心压气机出口超声速情况下的叶片扩压器流动机理研究,获得了叶片参数对超声速进口条件下流场的变化规律;通过对Levine在径向流动中的公式修正建立了径向流动下唯一进气角与叶型参数的关系,基于此成功设计了半无叶区收缩、叶片通道扩张的类拉瓦尔喷管式S型叶片扩压器,通过与传统设计叶片扩压器对比得出了其性能较高的流动原因。获得的主要结论有:1、无叶扩压器性能在全马赫数下存在最大值,最大值处于亚声速段,在超声速状态下随着马赫数的提高,扩压器性能逐渐降低,马赫数随着半径的增大逐渐减小,静压升逐渐提高,进口气流角在进口前段逐渐增加,增加量随马赫数的增大而增大。这是由于遵循质量守恒定律和角动量守恒定律,超声速入流状态下流通面积先减小后增大。2、有叶扩压器在超声速流场内通常存在2道斜激波+1道正激波的3激波系结构,扩压器经过叶片前缘后在吸力面半无叶区内逐渐加速,静压逐渐下降,直到在正激波后变为亚声速才形成扩压通道。正激波对叶片型面干扰附面层使其分离,在吸力面侧形成对涡结构,挤压流道,并在固壁侧形成流向压力面的流体,挤压压力面侧主流... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状和存在的困难
        1.2.1 扩压器的分类
        1.2.2 斜流/离心超声速扩压器研究现状
        1.2.3 轴流超声速静子研究现状
    1.3 本文研究目标及内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
第二章 超声速进口条件给定方法研究
    2.1 无叶扩压器超声速进口条件给定研究
        2.1.1 湍流模型选取
        2.1.2 网格对超声速无叶扩压器流动的影响
        2.1.3 周期对超声速无叶扩压器流动的影响
        2.1.4 无叶扩压器超声速边界条件确定
    2.2 叶片扩压器超声速进口条件给定
        2.2.1 叶片扩压器进口边界条件选择研究
        2.2.2 旋流转子理论设计
    2.3 转静交界面选定
    2.4 本章小结
第三章 超声速入流状态下扩压器基本流动特征及研究分析
    3.1 超声速无叶扩压器流动分析
        3.1.1 超声速无叶扩压器内流动特征
        3.1.2 无叶扩压器流动原因分析
    3.2 超声速有叶扩压器流动分析
        3.2.1 超声速叶片扩压器内流动特征
        3.2.2 不同背压下叶片扩压器流动分析
    3.3 本章小结
第四章 叶片参数对超声速流场影响研究
    4.1 扩压器吸力面型线对超声速流动的影响分析
    4.2 扩压器压力面型线对超声速流动的影响分析
    4.3 叶轮转速对超声速流动的影响分析
    4.4 超声速前缘进气角确定的形成分析
    4.5 本章小结
第五章 超声速叶片扩压器设计
    5.1 超声速叶片扩压器设计方法
        5.1.1 唯一进气角LEVINE计算方法介绍
        5.1.2 基于LEVINE法的扩压器半无叶区吸力面设计方法
        5.1.3 叶型参数化方法
        5.1.4 测试算例
    5.2 几何参数与扩压器性能优选
        5.2.1 半无叶区吸力面控制点
        5.2.2 当量扩张角与进出口半径比对扩压器的影响
    5.3 超声速叶片扩压器对比分析
        5.3.1 性能对比分析
        5.3.2 流动特征对比分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]高压比跨声速离心压气机设计研究[J]. 高丽敏,高磊,谢建.  风机技术. 2016(03)
[2]超声速串列静叶设计[J]. 曹志鹏,尹红顺,周拜豪,余华蔚.  燃气涡轮试验与研究. 2015(02)
[3]一种冲击-冲压式超音速压气机设计尝试[J]. 王洪伟,孙芳琦.  推进技术. 2014(04)
[4]高压比离心压气机设计与分析[J]. 李培元,顾春伟.  工程热物理学报. 2013(10)
[5]基于超声速冲动式转子的下游静叶气动设计方法研究[J]. 王松涛,胡应交.  推进技术. 2013(08)
[6]航空动力技术发展展望[J]. 刘永泉.  航空科学技术. 2011(04)
[7]高负荷离心压气机管式扩压器特点及机理分析[J]. 王毅,赵胜丰,卢新根,朱俊强.  航空动力学报. 2011(03)
[8]混合型扩压器流动特点分析[J]. 石建成,刘宝杰.  推进技术. 2008(05)
[9]叶片扩压器在小流量离心压缩机中的应用研究[J]. 张勇,闻苏平,胡小文.  风机技术. 2007(03)
[10]带楔形扩压器的跨声速离心压气机设计及内部流场计算[J]. 杨策,闫兆梅,张广,马朝臣.  机械工程学报. 2006(02)

博士论文
[1]高级压比轴流压气机转子通道内激波组织研究[D]. 邱名.南京航空航天大学 2014



本文编号：3206330