轴流压气机内部流动分离和叶尖泄漏流抽吸控制策略及机理的研究
发布时间：2023-10-29 10:30
在具有高负荷、高效率以及宽失速裕度的现代航空发动机中,轴流压气机内部的分离流动和叶尖泄漏流会对发动机的性能产生显著的影响。因此,开展采用流动控制技术消除或减弱轴流压气机内部流动分离及叶尖泄漏流影响效应的研究对提升我国航空发动机压缩系统的性能具有重要意义。本文针对轴流压气机内部附面层分离、角区分离及叶尖泄漏流等现象的控制策略及机理,主要采用抽吸技术开展了以下几个方面的研究:1.作为整个研究内容的基础,首先通过实验验证了抽吸技术降低附面层分离损失及提升压气机叶栅性能的有效性。然后,根据已有的压气机常规叶栅和吸附式叶栅的实验数据对本文数值方法的计算精度进行了校核。最后,对本文数值方法在预估整级压气机总体性能及捕捉流场细节方面的精度进行了校验。结果证实了本文所采用的数值方法具有较可靠的计算精度。2.压气机叶栅内部角区分离控制及组合抽吸技术的研究。采用端壁全周向槽抽吸控制角区分离的研究结果表明,在角区分离发展的不同阶段实施抽吸对应的控制效果及机理不同,且于角区分离的起始阶段及之前实施控制可以有效地减小角区分离范围。进一步对端壁局部周向槽抽吸方案的研究发现,在角区分离不同发展阶段进行局部抽吸对应的...
【文章页数】：194 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 压气机中的主要流动现象
1.2.1 流动分离现象
1.2.2 叶尖泄漏流
1.2.3 流动失稳
1.3 流动控制技术
1.3.1 流动控制技术的研究现状
1.3.2 抽吸技术
1.3.3 引气技术
1.3.4 机匣处理技术
1.4 本文主要的研究工作
第二章 轴流压气机吸附式叶栅实验与数值模拟方法的校验
2.1 引言
2.2 轴流压气机吸附式叶栅的实验研究
2.2.1 吸附式叶栅实验设备和方法介绍
2.2.2 吸附式叶栅实验结果分析
2.3 数值模拟方法的精度校核
2.3.1 数值方法在常规叶栅和吸附式叶栅中的精度校核
2.3.2 数值方法在整级压气机中的精度校核
2.4 本章小结
第三章 抽吸技术对压气机叶栅内部流动分离的控制研究
3.1 引言
3.2 研究对象与数值模拟方法
3.3 原型叶栅内部流动结构的分析
3.4 端壁周向槽抽吸对角区分离控制规律及机理的探索
3.4.1 全周向开槽抽吸对角区分离的影响研究
3.4.2 周向局部开槽抽吸对角区分离的影响研究
3.5 叶片吸力面展向抽吸控制附面层分离的研究
3.6 组合抽吸技术对叶栅内部流动分离控制规律及机理的探索
3.6.1 叶片近端壁吸力面局部展向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.6.2 叶片近端壁吸力面局部流向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.6.3 近叶片吸力面端壁流向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.7 本章小结
第四章 抽吸技术对压气机叶栅叶尖间隙泄漏流的控制研究
4.1 引言
4.2 研究对象与数值方法
4.3 叶栅内部叶尖附近的流场结构分析
4.4 来流攻角对叶尖泄漏流强度和叶栅性能的影响规律
4.5 叶尖间隙对叶尖泄漏流强度和叶栅性能的影响规律
4.6 抽吸技术对叶尖泄漏流控制规律及机理的探索
4.6.1 机匣端壁周向槽抽吸对叶尖泄漏流控制策略的研究
4.6.2 机匣端壁流向槽抽吸对叶尖泄漏流控制策略的研究
4.7 本章小结
第五章 周向槽机匣处理技术和机匣端壁抽吸技术在对转压气机中的应用研究
5.1 引言
5.2 研究对象和数值方法
5.3 原始对转压气机内部流场结构的分析及流动控制途径的确定
5.3.1 时均结果的流场结构分析
5.3.2 非定常波动现象的分析
5.3.3 流动控制方案的确定
5.4 周向槽机匣处理技术在对转压气机中的应用研究
5.4.1 机匣处理前后对转压气机总体特性的对比分析
5.4.2 机匣处理对对转压气机内部时均流场的影响研究
5.4.3 机匣处理对对转压气机内部非定常波动现象的影响分析
5.4.4 机匣处理对对转压气机内部时均三维流线结构的影响规律
5.5 周向槽机匣端壁抽吸技术在对转压气机中的应用研究
5.5.1 机匣抽吸前后对转压气机总体特性的对比分析
5.5.2 机匣抽吸对对转压气机内部时均流场的影响研究
5.5.3 机匣抽吸对对转压气机内部非定常波动现象的影响效应
5.6 本章小结
第六章 研究总结与展望
6.1 主要研究结论
6.2 主要创新点
6.3 未来研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和获奖情况
本文编号：3857901
【文章页数】：194 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 压气机中的主要流动现象
1.2.1 流动分离现象
1.2.2 叶尖泄漏流
1.2.3 流动失稳
1.3 流动控制技术
1.3.1 流动控制技术的研究现状
1.3.2 抽吸技术
1.3.3 引气技术
1.3.4 机匣处理技术
1.4 本文主要的研究工作
第二章 轴流压气机吸附式叶栅实验与数值模拟方法的校验
2.1 引言
2.2 轴流压气机吸附式叶栅的实验研究
2.2.1 吸附式叶栅实验设备和方法介绍
2.2.2 吸附式叶栅实验结果分析
2.3 数值模拟方法的精度校核
2.3.1 数值方法在常规叶栅和吸附式叶栅中的精度校核
2.3.2 数值方法在整级压气机中的精度校核
2.4 本章小结
第三章 抽吸技术对压气机叶栅内部流动分离的控制研究
3.1 引言
3.2 研究对象与数值模拟方法
3.3 原型叶栅内部流动结构的分析
3.4 端壁周向槽抽吸对角区分离控制规律及机理的探索
3.4.1 全周向开槽抽吸对角区分离的影响研究
3.4.2 周向局部开槽抽吸对角区分离的影响研究
3.5 叶片吸力面展向抽吸控制附面层分离的研究
3.6 组合抽吸技术对叶栅内部流动分离控制规律及机理的探索
3.6.1 叶片近端壁吸力面局部展向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.6.2 叶片近端壁吸力面局部流向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.6.3 近叶片吸力面端壁流向抽吸对角区流动控制的影响分析
3.7 本章小结
第四章 抽吸技术对压气机叶栅叶尖间隙泄漏流的控制研究
4.1 引言
4.2 研究对象与数值方法
4.3 叶栅内部叶尖附近的流场结构分析
4.4 来流攻角对叶尖泄漏流强度和叶栅性能的影响规律
4.5 叶尖间隙对叶尖泄漏流强度和叶栅性能的影响规律
4.6 抽吸技术对叶尖泄漏流控制规律及机理的探索
4.6.1 机匣端壁周向槽抽吸对叶尖泄漏流控制策略的研究
4.6.2 机匣端壁流向槽抽吸对叶尖泄漏流控制策略的研究
4.7 本章小结
第五章 周向槽机匣处理技术和机匣端壁抽吸技术在对转压气机中的应用研究
5.1 引言
5.2 研究对象和数值方法
5.3 原始对转压气机内部流场结构的分析及流动控制途径的确定
5.3.1 时均结果的流场结构分析
5.3.2 非定常波动现象的分析
5.3.3 流动控制方案的确定
5.4 周向槽机匣处理技术在对转压气机中的应用研究
5.4.1 机匣处理前后对转压气机总体特性的对比分析
5.4.2 机匣处理对对转压气机内部时均流场的影响研究
5.4.3 机匣处理对对转压气机内部非定常波动现象的影响分析
5.4.4 机匣处理对对转压气机内部时均三维流线结构的影响规律
5.5 周向槽机匣端壁抽吸技术在对转压气机中的应用研究
5.5.1 机匣抽吸前后对转压气机总体特性的对比分析
5.5.2 机匣抽吸对对转压气机内部时均流场的影响研究
5.5.3 机匣抽吸对对转压气机内部非定常波动现象的影响效应
5.6 本章小结
第六章 研究总结与展望
6.1 主要研究结论
6.2 主要创新点
6.3 未来研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和获奖情况
本文编号：3857901
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