轴流压气机自循环引气及射流扩稳的数值研究

发布时间：2017-09-03 22:24

  本文关键词：轴流压气机自循环引气及射流扩稳的数值研究

  更多相关文章： 跨音速压气机 失速裕度 自循环引气及射流

【摘要】：航空发动机的不断发展对压气机提出了更高的性能要求,这使得压气机的单级压比不断提高。压气机内部的流动也由亚音速状态发展为跨音速状态,流道中激波与边界层、激波与旋涡的相互作用造成压气机内流场更加复杂,流动不稳定性提高,有必要开展压气机流动稳定性优化的相关研究。目前引气及射流已经较为广泛的应用于压气机的流动优化中,单独应用引气或射流将需要额外的能量输入或者造成工质的损失,因此本文将考察自循环引气及射流对压气机流动稳定性影响。根据压气机中的流动特点加密级中的网格。通过与实验对比不同网格密度的模拟结果,验证了数值模拟方法的可靠性,最终采用的网格数量约为110万,湍流模型为标准k-ε。应用该数值模拟方法模拟了Stage35的不同工作状态。考察了Stage35内的流动状态,并验证了自循环引气及射流对扩大轴流压气机稳定工作范围的有效性。通过比对不同工况下Stage35内主要流动结构的发展变化,探究Stage35在不同转速情况下的失速过程及原因。研究表明在设计转速下的失速原因在于转子叶顶涡系与激波相互作用所导致的流动堵塞,在70%设计转速时的失速是动叶吸力面附面层在激波的作用下发生了大范围分离而导致的,在50%转速情况下失速的原因则是动叶吸力面流体径向迁移导致的叶顶流道堵塞引起的。研究揭示了不同转速下自循环引气及射流扩稳效果差异的原因。在此基础上对应用了不同自循环引气及射流机构的Stage35进行了数值研究。考察了不同射流位置及不同引气位置对扩稳效果的影响。相关结果表明轴向位置靠前的射流位置、贴近静叶吸力面流动分离处的引气位置更有利于稳定裕度的提高。
【关键词】：跨音速压气机 失速裕度 自循环引气及射流
【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8-21
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外压气机扩稳的研究情况10-19
• 1.2.1 压气机内流分离机理的研究情况10-14
• 1.2.2 压气机失速、喘振以及扩稳的研究情况14-19
• 1.3 本文研究内容19-21
• 第2章 数值模拟方法验证21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 数值模拟方法21-27
• 2.2.1 计算流体力学简介21-23
• 2.2.2 几何构建及网格划分23-24
• 2.2.3 数值计算结果分析与方案选择24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 原型压气机流动及自循环引射扩稳机理分析28-68
• 3.1 引言28
• 3.2 原型压气机分析28-49
• 3.2.1 原型压气机设计点曲线分析28-34
• 3.2.2 原型压气机设计点流场结构分析34-40
• 3.2.3 原型压气机失速过程分析40-49
• 3.3 应用自循环引气、射流的作用效果分析49-62
• 3.3.1 自循环结构说明49-50
• 3.3.2 自循环引气、射流结构对压气机性能的影响50-62
• 3.4 针对非设计转速情况的讨论62-66
• 3.5 本章小结66-68
• 第4章 不同自循环引气及射流机构影响研究68-78
• 4.1 射流位置轴向变化的影响68-72
• 4.2 引气方式变化的影响72-77
• 4.3 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86

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本文编号：787702