跨音速压气机平面叶栅试验与数值研究

发布时间：2017-08-27 05:41

  本文关键词：跨音速压气机平面叶栅试验与数值研究

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【摘要】：压气机是飞机发动机的重要组成部分,其性能的好坏直接关系到发动机整体性能的优劣,因此有必要深入研究压气机内部的复杂流动,以及验证压气机的设计。本文结合风洞试验和数值模拟的方法,对平面叶栅流场进行了详细的分析。首先,设计并加工了一套压气机平面叶栅,在多个攻角、来流马赫数下进行了跨音速吹风试验,得到不同试验状态下的流场数据。对试验结果进行处理得到了总压损失系数、静压升、等熵马赫数、型面静压系数和落后角等参数在不同来流条件下的变化规律。其次,使用ANSYS CFX软件将试验叶栅在与试验相同的工况下进行数值模拟并与试验结果进行对比,验证了计算模型的准确性和可靠性。同时,将该叶栅叶型作为原始叶型,数值模拟的结果作为后面对比计算的依据。再次,本文整合了叶型参数化计算方法,用Visual Studio.NET设计开发了一套压气机叶片造型二维设计平台,利用该软件基于叶型参数化方法可定向修改叶型。在原始叶型的基础上通过修改前缘椭圆短长轴比和最大厚度位置参数分别得到两组新的叶型。最后,将新叶型的叶栅利用ANSYS CFX软件在相同的计算条件下进行数值模拟。通过与原叶型数值模拟的结果进行对照,结果表明:随着前缘椭圆短长轴比的增加会导致总压损失的增加,同时会影响叶片前缘的压力分布;而随着最大厚度位置的前移会导致叶片吸力面的最低压力点前移,逆压力梯度段长度增加。
【关键词】：跨音速压气机 风洞吹风试验 数值模拟 叶型参数化 气动性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 课题的来源8
• 1.2 课题研究的背景和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状及分析9-17
• 1.3.1 压气机叶栅试验研究现状及分析9-15
• 1.3.2 压气机叶型设计研究现状及分析15-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-20
• 第2章 平面叶栅吹风试验研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 试验设备简介20-25
• 2.2.1 试验器简介20-22
• 2.2.2 试验叶栅介绍22-23
• 2.2.3 探针及其校准23-25
• 2.3 数据处理及结果分析25-32
• 2.3.1 数据处理公式25-26
• 2.3.2 试验结果分析26-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 平面叶栅数值模拟研究33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 数值模拟软件介绍33
• 3.3 湍流模型33-35
• 3.4 网格无关性验证35-36
• 3.5 计算网格划分36-37
• 3.6 流场边界条件设定37-39
• 3.7 数值模拟结果与试验结果的比较和分析39-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第4章 叶型参数对压气机叶栅气动性能的影响43-65
• 4.1 引言43
• 4.2 C#语言及.NET Framework开发环境介绍43-45
• 4.3 基于NURB曲线的叶型参数化方法45-47
• 4.4 基于叶型参数化方法编写的GUI设计平台47-51
• 4.4.1 Visual C#与MATLAB的混合编程在GUI设计中的应用47-48
• 4.4.2 设计平台与用户交互界面演示48-50
• 4.4.3 与其他软件及计算程序的比较50-51
• 4.5 叶型改型设计51-53
• 4.5.1 前缘参数及其定义51-52
• 4.5.2 最大厚度位置及其定义52-53
• 4.6 叶型参数对叶栅流动的影响53-64
• 4.6.1 叶型前缘参数对流场的影响53-59
• 4.6.2 叶型最大厚度位置对流场的影响59-64
• 4.7 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

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1 刘滨春;;平面叶栅特性的实验分析[J];试验技术与试验机;2007年04期

2 张培;楚武利;吴艳辉;张浩光;卢家玲;;一种平面叶栅反设计方法的改进与验证[J];航空动力学报;2009年07期

3 姚征;平面叶栅速度图法有限元分析[J];上海机械学院学报;1983年02期

4 崔淑琦;王松s，

本文编号：744644