针对一种无源双脉冲射流的机理研究

发布时间：2017-08-04 05:25

  本文关键词：针对一种无源双脉冲射流的机理研究

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【摘要】：随着高性能航空发动机需求凸显,高负荷压气机的研制势在必行,内流的非定常分离影响高负荷压气机的性能,严重的甚至威胁压气机整机工作稳定性。目前主动流动控制的研究依然无法明确阐释非定常流动控制机理,主动控制方法对于流动分离的控制效果有待提高,激励器难以广泛的适用于压气机各工况。本文以无源双脉冲射流为研究对象,数值模拟研究控制规律,通过FFT-POD方法分析流场控制机理,并在平面叶栅中作以验证。主要工作及结论如下:1、在分离点附近区域沿流向分布两个射流孔,将单射流流量等分于双脉冲射流实现非定常数值模拟,对比单、双脉冲射流控制效果,通过涡量云图、流量波动特性、相关系数分析等获得双脉冲射流有效的控制机理。2、对主要影响双脉冲射流控制效果的激励频率、相位差进行规律研究,获得了折合频率为1、相位差为0时控制效果最优的结论,同时通过局部区域波干涉解释相位差变化规律的机理,并作以验证。3、发展FFT-POD方法分析非定常流场各尺度涡系结构运动规律,获得了各阶时间模态系数主频近似线性增大的结论,同时指出非定常激励促使流场绝大部分能量处于共振状态,主要为第1阶模态代表的平均流和第2、3阶模态代表的大尺度涡系结构,指出共振能量在向小尺度涡系结构传递中存在衰减,共振无法主导所有涡系结构的变化规律。4、通过能量谱差的概念指出,非定常激励促使流场中广泛存在的流体微元的旋转运动获得加强,流场的平直流运动减弱,此为非定常激励扰动流场促使能量交换引起,同时更多动能集中在大尺度涡系结构。5、双脉冲射流对平面叶栅的控制效果规律与对扩压通道的相近,其规律及流场分析分别验证了双脉冲射流控制流场分离的有效性和参数规律解释的合理性,此外,部分结果验证双脉冲射流削弱控制效果对于射流速度的依赖。
【关键词】：流动分离 非定常 流动控制 FFT-POD 脉冲射流
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 研究意义及背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-32
• 1.2.1 被动流动控制技术15-16
• 1.2.2 定常流动控制技术16-19
• 1.2.3 非定常流动控制技术19-29
• 1.2.4 分布式流动控制技术及发展29-32
• 1.3 本文研究内容32-34
• 1.3.1 数值模拟研究双脉冲射流控制效果33
• 1.3.2 结合FFT的POD方法分析双脉冲射流控制机理33
• 1.3.3 双脉冲射流在平面叶栅中控制效果的验证33-34
• 第二章 数值模拟与相关验证34-42
• 2.1 数值模拟工具及方法34-36
• 2.1.1 数值模拟工具34-35
• 2.1.2 数值模拟方法35-36
• 2.2 网格无关性验证36-39
• 2.2.1 网格数目无关性验证36-38
• 2.2.2 拓扑结构无关性验证38-39
• 2.3 数值模拟与实验对照验证39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 扩压通道双脉冲射流控制效果研究42-59
• 3.1 扩压通道几何特点及数值模拟方案42-43
• 3.2 单、双脉冲射流控制效果对比及分析43-52
• 3.3 不同参数对双脉冲射流控制效果的影响52-57
• 3.3.1 射流频率对双射流控制效果的影响52-54
• 3.3.2 双射流相位角对控制效果的影响54-57
• 3.4 本章小结57-59
• 第四章 结合FFT的POD方法的流场控制机理分析59-74
• 4.1 POD原理及物理意义简介59-61
• 4.2 脉冲射流的FFT-POD分析及内涵61-63
• 4.3 基于数值模拟的FFT-POD分析63-72
• 4.3.1 FFT-POD频谱分析63-70
• 4.3.2 FFT-POD能谱分析70-72
• 4.4 本章小结72-74
• 第五章 双脉冲射流控制效果在平面叶栅中的验证74-84
• 5.1 平面叶栅模型及数值模拟方案介绍74-75
• 5.2 单、双脉冲射流控制效果的对比分析75-80
• 5.3 平面叶栅控制效果FFT-POD分析80-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-87
• 6.1 本文主要工作及结论84-85
• 6.2 研究展望85-87
• 参考文献87-92
• 致谢92-93
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 焦华宾;莫松;;航空涡轮发动机现状及未来发展综述[J];航空制造技术;2015年12期

2 王建明;李明;祝魁;温学兵;马驰;;绊线对叶片根部马蹄涡的影响研究[J];北华大学学报(自然科学版);2014年06期

3 高杰;高丽敏;韩伟;李晓军;;附面层吹吸气对跨音速叶栅气动性能影响的数值研究[J];西北工业大学学报;2011年01期

4 战培国;程娅红;赵昕;;主动流动控制技术研究[J];航空科学技术;2010年05期

5 黄乐萍;范宝春;董刚;;槽道湍流壁面展向周期振动减阻机理研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2010年03期

6 郭明;郑晓宇;周盛;李秋实;;BVF在吹气控制压气机叶栅分离流中的应用[J];航空动力学报;2008年08期

7 芦绮玲;陈刚;;多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展[J];水科学进展;2008年01期

8 邓昌清;胡骏;;大转角压气机静子叶栅附面层吹吸数值研究[J];燃气涡轮试验与研究;2007年01期

9 赵宏,杨治国,娄慧娟;合成射流流动特性实验研究及在燃烧中的应用探讨[J];航空动力学报;2004年04期

10 罗振兵,夏智勋,胡建新,王志吉,赵建民,缪万波;相邻激励器合成射流流场数值模拟及机理研究[J];空气动力学学报;2004年01期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 朱剑锋;脉冲射流抑制大扩压度压气机流动分离的机理及方法研究[D];南京航空航天大学;2013年

2 李斌斌;合成射流及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2012年

3 李钢;等离子体流动控制机理及其应用研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2008年

4 肖洋;横向流动条件下多孔水平动量射流掺混特性研究[D];河海大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 付勇;可压缩性对脉冲射流控制流动分离的影响及其分析[D];南京航空航天大学;2014年

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本文编号：617931