附面层抽吸对跨声速平面扩压叶栅气动性能影响研究
发布时间：2022-01-10 07:53
目前航空高性能发动机对压气机的要求越来越严苛,愈发追求更高的压比和效率。压比的提高使得叶片表面和端壁附面层分离等复杂的流动严重影响压气机效率,并阻碍了压比的提升。附面层抽吸技术作为一种新型的主动控制技术,可以吸除端壁或叶片表面的低能流体,减小角区分离,叶栅中的流动状况得到极大改善,损失减小的同时压气机的扩压能力也得到提高。因此选择附面层抽吸技术作为研究课题具有重要的意义。本文主要研究工作如下:本文采用CFD数值模拟的计算方法,对跨声速平面扩压静叶栅DMU-37进行附面层抽吸的研究,从总压损失、极限流线、叶表静压分布以及马赫数分布等方面探究不同位置处附面层抽吸对跨声速平面扩压静叶栅气动性能和流场结构的影响,得出附面层最佳抽吸位置。本文在以下几个方面展开探究:首先,利用ICEM软件对叶栅通道进行结构化网格划分,并验证数值方法可行性。探究原型叶栅设计冲角下叶栅流动特性和损失机理,发现平面扩压叶栅上下流动具有极好的对称性,角区分离起始位置位于吸力面型线约50%处,角区分离范围较大。其次对原型叶栅进行了端壁附面层抽吸和吸力面附面层抽吸的研究,系统研究了不同抽吸槽位置、不同抽吸流量对该叶栅性能的影...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４?Ｋｌｅｉｎ提出的叶栅旋涡模型??Ｆｉｇ．?１．４?Ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｂｙ?Ｋｌｉｅｉｎ??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]上端壁流向槽抽吸对带导叶跨声速扇形扩压叶栅性能影响的数值研究[J]. 陆华伟,梁锐星,杨刚,郭爽. 汽轮机技术. 2019(06)
[2]周向槽抽吸影响扩压叶栅流动损失与旋涡结构研究[J]. 陆华伟,郑雨晨,郭爽,杨益,张海鑫,钟兢军. 工程热物理学报. 2019(01)
[3]非对称附面层抽吸对高负荷扩压叶栅旋涡结构的影响[J]. 陆华伟,王旭,郑雨晨,张海鑫. 哈尔滨工程大学学报. 2019(04)
[4]下端壁流向槽抽吸对高负荷扇形扩压叶栅性能影响的数值研究[J]. 陆华伟,张海鑫,郭爽,杨益,王旭. 推进技术. 2018(08)
[5]高负荷扩压叶栅非对称附面层抽吸数值研究[J]. 陆华伟,王旭,郭爽,黄宇轩,郑雨晨,张海鑫,钟兢军. 工程热物理学报. 2018(05)
[6]轴流压气机角区分离的研究进展[J]. 吴艳辉,王博,付裕,刘军. 航空学报. 2017(09)
[7]叶尖小翼对跨声速压气机转子变工况性能的影响[J]. 韩少冰,钟兢军. 航空动力学报. 2016(03)
[8]基于CST方法的吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计[J]. 李俊,刘波,杨小东,那振喆. 推进技术. 2015(01)
[9]对转压气机非轴对称端壁造型优化设计[J]. 张鹏,刘波,曹志远,那振喆,史磊. 航空动力学报. 2014(11)
[10]吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计[J]. 刘波,李俊,杨小东,史磊. 推进技术. 2014(09)
博士论文
[1]低反动度附面层抽吸式压气机流动控制及设计方法研究[D]. 羌晓青.哈尔滨工业大学 2009
[2]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]附面层抽吸控制高负荷扩压叶栅间隙流动研究[D]. 张永超.大连海事大学 2016
本文编号：3580337
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４?Ｋｌｅｉｎ提出的叶栅旋涡模型??Ｆｉｇ．?１．４?Ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｂｙ?Ｋｌｉｅｉｎ??
?附面层抽吸对跨声速平面扩压叶栅气动性能影响研究???图１．７?Ｋａｎｇ压气机旋涡模型?图１．８张永军扩压叶栅涡系结构??Ｆｉｇ．?１．７?Ｋａｎｇ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?Ｆｉｇ．?１．８?Ｚｈａｎｇ?Ｙｏｎｇｊｕｎ?ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｅｄ??ｃａｓｃａｄｅ??张华良［２７］在哈尔滨工业大学博士期间通过将数值模拟和拓扑分析的方式，得到了不??同冲角下小折转角矩形扩压叶栅内部的旋涡结构，并总结出冲角的改变影响着吸力面上??集中脱落涡和尾缘脱落涡。在国内同样有着其他学者也在研究分析压气机内部旋涡结构??模型，如赵小虎［２８］、王松涛［２９］、陆华伟［３（）］、张海灯［３１］等。＇??１．２．３附面层二维分离??流体的特性之一就是具有粘性。我们通常将贴近物体表面，且在法向方向上具有较??大速度梯度的薄层称为附面层（或者称为边界层）。另外当流体速度达到主流区速度的??９９％时，垂直物面的法向距离视作附面层的厚度。附面层厚度会随着物面起始距离到下??游位置的增加、受粘性影响主流区速度逐渐减小，附面层厚度也随之增加。对于空气而??言，在附面层之外主流区域通常忽略粘性的影响，而附面层之内的流体则必须考虑粘性。??Ｉ?：?Ｉ?Ｉ?Ｉ??！?Ｉ?．」一－一Ｘ??ｄＪＬ＜０?＾＝〇?＾－＞〇?＾＞〇??ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ??图１．９附面层的二维分离??Ｆｉｇ．?１．９?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ＇??对于曲壁附面层，附面层发生分离的必要条件有两个：其一是自然界中流体几乎都??存在的特性：粘性；其
?附面层抽吸对跨声速平面扩压叶栅气动性能影响研究???图１．７?Ｋａｎｇ压气机旋涡模型?图１．８张永军扩压叶栅涡系结构??Ｆｉｇ．?１．７?Ｋａｎｇ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ?ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?Ｆｉｇ．?１．８?Ｚｈａｎｇ?Ｙｏｎｇｊｕｎ?ｖｏｒｔｅｘ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｄｉｆｆｕｓｅｄ??ｃａｓｃａｄｅ??张华良［２７］在哈尔滨工业大学博士期间通过将数值模拟和拓扑分析的方式，得到了不??同冲角下小折转角矩形扩压叶栅内部的旋涡结构，并总结出冲角的改变影响着吸力面上??集中脱落涡和尾缘脱落涡。在国内同样有着其他学者也在研究分析压气机内部旋涡结构??模型，如赵小虎［２８］、王松涛［２９］、陆华伟［３（）］、张海灯［３１］等。＇??１．２．３附面层二维分离??流体的特性之一就是具有粘性。我们通常将贴近物体表面，且在法向方向上具有较??大速度梯度的薄层称为附面层（或者称为边界层）。另外当流体速度达到主流区速度的??９９％时，垂直物面的法向距离视作附面层的厚度。附面层厚度会随着物面起始距离到下??游位置的增加、受粘性影响主流区速度逐渐减小，附面层厚度也随之增加。对于空气而??言，在附面层之外主流区域通常忽略粘性的影响，而附面层之内的流体则必须考虑粘性。??Ｉ?：?Ｉ?Ｉ?Ｉ??！?Ｉ?．」一－一Ｘ??ｄＪＬ＜０?＾＝〇?＾－＞〇?＾＞〇??ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ?ｄｘ??图１．９附面层的二维分离??Ｆｉｇ．?１．９?Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｌａｙｅｒ＇??对于曲壁附面层，附面层发生分离的必要条件有两个：其一是自然界中流体几乎都??存在的特性：粘性；其
【参考文献】：
期刊论文
[1]上端壁流向槽抽吸对带导叶跨声速扇形扩压叶栅性能影响的数值研究[J]. 陆华伟,梁锐星,杨刚,郭爽. 汽轮机技术. 2019(06)
[2]周向槽抽吸影响扩压叶栅流动损失与旋涡结构研究[J]. 陆华伟,郑雨晨,郭爽,杨益,张海鑫,钟兢军. 工程热物理学报. 2019(01)
[3]非对称附面层抽吸对高负荷扩压叶栅旋涡结构的影响[J]. 陆华伟,王旭,郑雨晨,张海鑫. 哈尔滨工程大学学报. 2019(04)
[4]下端壁流向槽抽吸对高负荷扇形扩压叶栅性能影响的数值研究[J]. 陆华伟,张海鑫,郭爽,杨益,王旭. 推进技术. 2018(08)
[5]高负荷扩压叶栅非对称附面层抽吸数值研究[J]. 陆华伟,王旭,郭爽,黄宇轩,郑雨晨,张海鑫,钟兢军. 工程热物理学报. 2018(05)
[6]轴流压气机角区分离的研究进展[J]. 吴艳辉,王博,付裕,刘军. 航空学报. 2017(09)
[7]叶尖小翼对跨声速压气机转子变工况性能的影响[J]. 韩少冰,钟兢军. 航空动力学报. 2016(03)
[8]基于CST方法的吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计[J]. 李俊,刘波,杨小东,那振喆. 推进技术. 2015(01)
[9]对转压气机非轴对称端壁造型优化设计[J]. 张鹏,刘波,曹志远,那振喆,史磊. 航空动力学报. 2014(11)
[10]吸附式压气机叶型及抽吸方案耦合优化设计[J]. 刘波,李俊,杨小东,史磊. 推进技术. 2014(09)
博士论文
[1]低反动度附面层抽吸式压气机流动控制及设计方法研究[D]. 羌晓青.哈尔滨工业大学 2009
[2]采用叶片弯/掠及附面层抽吸控制扩压叶栅内涡结构的研究[D]. 张华良.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]附面层抽吸控制高负荷扩压叶栅间隙流动研究[D]. 张永超.大连海事大学 2016
本文编号：3580337
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