压气机叶顶间隙流动结构的研究

发布时间：2017-08-14 20:16

  本文关键词：压气机叶顶间隙流动结构的研究

  更多相关文章： 非定常 间隙流 泄漏流 DMD 流动结构

【摘要】：在压气机中动叶叶顶与机匣之间存在一定的间隙,称之为叶顶间隙。流体通过间隙会产生泄漏流动,叶顶泄漏流动是压气机内各种流动的重要组成部分,也是压气机内损失产生的重要组成部分,叶顶间隙的泄漏流动不仅增加了叶顶附近的载荷,降低压气机效率,严重时还会堵塞流道,引起喘振,降低压气机的稳定工作范围,所以研究压气机叶顶间隙流动的结构具有重要意义。本文以NACA64-A905压气机叶型为基础建立三维数值计算模型,研究了不同间隙大小对压气机叶顶间隙流动结构的影响,对τ=1%c(c为叶片弦长)、τ=2%c和τ=4%c三种不同叶顶间隙大小的叶栅流场进行数值模拟计算,模拟了间隙高度τ=2%c、攻角从-2°至30°变化的压气机叶栅通道的流动情况,对压气机动叶叶顶间隙泄漏流进行非定常数值计算,通过FFT处理得到间隙流的频谱关系,最后通过动力学模态分解方法(DMD)对压气机叶栅出口截面的速度场进行模态分析。结果表明随着间隙的增大,叶顶间隙内泄漏涡强度增强,流场的总体损失增加;叶片处于过失速状态时,其附面层的分离状态沿叶高方向是不同的,泄漏涡会抵抗叶片顶部区域附面层分离,而通道涡有促进叶片根部附面层分离的作用,所以沿叶高方向分离逐渐减弱,且随着攻角的增大,叶片根部分离现象更明显;泄漏涡脱落频率为1818Hz,且表现出周期性非定常波动,通过动力学模态分解方法得到不同特征值对应的相应模态,零阶模态代表一个稳态的涡的空间结构,一阶模态代表一个震荡的涡的空间结构,二阶模态代表两个震荡的相互影响的涡的空间结构,此三个模态与FFT前三阶频率相对应。
【关键词】：非定常 间隙流 泄漏流 DMD 流动结构
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 压气机叶顶间隙流动特点及研究现状13-14
• 1.2 压气机叶栅攻角特性及研究现状14
• 1.3 叶顶泄漏涡非定常特性及研究现状14-15
• 1.4 动力学模态分解技术（DMD）概述15
• 1.5 本文主要工作15-17
• 第2章 叶栅的基本概念及模型的建立17-25
• 2.1 叶栅的基本参数17-18
• 2.2 数值计算方法18-20
• 2.2.1 基本控制方程18-19
• 2.2.2 CFD数值模拟19-20
• 2.3 计算模型的建立20-21
• 2.4 计算区域网格划分21-23
• 2.5 数值计算方法23-25
• 2.5.1 计算边界条件参数设置及收敛标准23
• 2.5.2 网格稳定性验证23-25
• 第3章 不同间隙的叶顶间隙流动定常数值计算25-31
• 3.1 计算结果及分析25-29
• 3.1.1 不同间隙总压损失系数的变化25-27
• 3.1.2 不同间隙x=1.0667c截面的流线分布27-28
• 3.1.3 不同间隙z=0.99h截面的静压系数分布28-29
• 3.2 本章小结29-31
• 第4章 不同攻角的叶顶间隙流动定常数值计算31-40
• 4.1 计算结果及分析31-39
• 4.1.1 失速攻角的计算31-32
• 4.1.2 不同叶高截面速度的变化32-34
• 4.1.3 轴向截面流线图及速度矢量图分析34-38
• 4.1.4 不同叶高截面静压系数的变化38-39
• 4.2 本章小结39-40
• 第5章 叶顶泄漏涡频率非定常数值计算40-57
• 5.1 叶顶泄漏流非定常数值计算及结果40-43
• 5.1.1 计算方法及参数设定40-41
• 5.1.2 计算结果及分析（FFT）41-43
• 5.2 叶顶泄漏流瞬态流场特征及分析43-56
• 5.2.1 静压云图周期性变化43-48
• 5.2.2 速度矢量图周期性变化48-52
• 5.2.3 流线图周期性变化52-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第6章 叶顶泄漏流动非定常特性的动力学模态分解57-62
• 6.1 动力学模态分解原理57-58
• 6.2 结果分析58-61
• 6.2.1 特征值结果分析58-59
• 6.2.2 三个重要模态的结果分析59-61
• 6.3 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文69

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本文编号：674502