超音来流条件下压气机非定常流场特性与流动控制研究

发布时间：2021-02-09 11:43

　　新一代高性能压气机正朝着更高级压比、更低损失、更宽稳定工作范围这一方向推进,所以对超音来流条件下具有较高级压比的压气机进行深入探索、研究是很有意义的。在超音速条件下,在压气机的流道会产生激波,激波有着较好的增压效果,但激波强度过大、激波与边界层干扰（SWBLI）这些因素都会给流场带来很大的流动损失,并且有着高度的非定常特征。为了更深入地认识压气机的非定常流场特性,得到流动控制的内在机理,需要更进一步研究叶片通道内的非定常流动特征,并且找到可行的流动控制方案。本文首先使用非定常方法来计算超音来流后台阶模型,并且验证了该数值方法的准确性,再使用该方法计算压气机二维叶栅。分析发现叶片吸力面不仅是高损失区域还有着较强的非定常特性,频谱分析结果表明SWBLI的分离区测点在低频f=6784Hz占有主导地位,叶栅下游测点主导频率大都在9000Hz以下;通过POD方式得到f=6634Hz为流场的非定常现象（二、三阶模态）的主导频率。本文通过定常计算得到不同的射流流动控制方案,从而确定有效的射流控制方案,并发现在射流宽度为3.5mm,射流位置于x/c（28）0.65和射流角度64°时为较优的流动控制位置... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三种超音速压气机[1-4]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Gostelow[7]对冲压式和内激波式超音压气机转子内的激波都进行了研究，也分别建立了相应的激波模型，更深入地研究了这两种转子中激波的分布规律。Kurosaka[8]发现在超音叶栅中存在非定常压力，他认为在叶栅流场中是存在激波反射现象，并得到了如图 1-2 所示的超音叶栅的激波模型。

a) 多次反射叶栅 b) 单次反射叶栅图 1-2 超音叶栅激波结构[8]Denton[9]的超音叶栅激波模型如图 1-3 所示，这与文献[8]的观点是不同的，从图中可以看出四种不同的工作状态对应流场不同的激波结构，随着出口的背压不断变大，叶片通道内的正激波会向着叶片前缘移动；当这道激波与前缘的激波相交时（形成 λ 波）对应的是压气机最大效率的状态；当背压过大时，只剩下一道激波，位于叶片前缘位置，此时压气机处于失速的状态。跨音速的叶尖部分符合Denton 激波模型的假设，因此这一模型也被应用到了跨声速压气机的设计中去。

【参考文献】：
期刊论文
[1]射流涡发生器对激波边界层作用诱导的流体分离控制大涡模拟研究[J]. 薛大文,陈志华,孙晓晖,张焕好.  推进技术. 2016(01)
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[3]总压畸变对超声速压气机动叶端区流场结构的影响[J]. 孙鹏,高海洋,钟兢军.  推进技术. 2013(06)
[4]基于本征正交分解方法的多段翼型流动分析[J]. 范晨麟,李孝伟.  上海大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟[J]. 孙润鹏,朱卫兵,黄舜,陈宏.  哈尔滨工程大学学报. 2012(02)
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博士论文
[1]高级压比轴流压气机转子通道内激波组织研究[D]. 邱名.南京航空航天大学 2014
[2]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]. 朱剑锋.南京航空航天大学 2013
[3]高超声速进气道内激波/边界层干扰及射流式涡流发生器的流动控制方法研究[D]. 陈逖.国防科学技术大学 2012

硕士论文
[1]低反力度超音速压气机静子叶型及流动控制研究[D]. 崔文琦.哈尔滨工业大学 2016
[2]超音流动中非对称斜坡型涡流发生器结构参数化分析[D]. 王凯.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[3]火花型合成射流对二元双喉道矢量喷管的流体主动控制研究[D]. 吕元伟.南京航空航天大学 2016
[4]针对一种无源双脉冲射流的机理研究[D]. 李秋锋.南京航空航天大学 2016
[5]可压缩性对脉冲射流控制流动分离的影响及其分析[D]. 付勇.南京航空航天大学 2014



本文编号：3025576