轴流跨音风扇/压气机转静非定常气动力的数值研究

发布时间：2023-06-18 03:25

　　相邻叶排之间的转静干涉是多级风扇/压气机中的固有非定常现象,主要包括尾迹、位势和激波干扰三方面,影响叶片表面的气动力非定常变化,严重情况下降低叶片的寿命。本文使用自主开发CFD程序NUAA-Turbo 2.0对轴流跨音压气机中的叶片非定常气动力进行研究,分析转静干涉对压气机叶片非定常气动力的影响机理。首先采用脱体涡和高精度格式两种数值计算方法,在压气机回转面上对二维转-静以及静-转相互作用引起的叶片表面非定常气动力变化进行机理研究。结果表明,转-静非定常作用情况下,转子叶片的非定常气动力由下游静子的势干扰引起,主要集中在尾缘附近,压力面的压力波动幅值大于吸力面;静子叶片的非定常气动力由上游转子的势干扰和尾迹干扰共同引起,尾迹干扰影响整个静子叶片,而势干扰主要影响静子前缘附近。而静-转非定常作用情况下,静止导叶表面的非定常气动力由下游转子前缘激波和势干扰引起,激波干扰是主要因素;转子叶片的非定常气动力由上游导叶的尾迹干扰和势干扰引起,尾迹干扰是主要因素。然后采用非定常URANS数值计算方法,研究了三维高负荷风扇中转-静与静-转作用下的叶片非定常气动力的分布和大小,并对压气机的工况和轴向间...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 数值计算方法
    2.1 控制方程
        2.1.1 笛卡尔坐标系下的N-S方程
        2.1.2 N-S方程的无量纲化
        2.1.3 一般曲线坐标系下的N-S方程
    2.2 湍流模型
        2.2.1 SST湍流模型
        2.2.2 SST-DES方法
        2.2.3 SST-SAS方法
    2.3 相位延迟非定常计算方法
        2.3.1 直接存储相位延迟
        2.3.2 形状修正相位延迟
    2.4 压力机数值计算关键技术
        2.4.1 带叶尖间隙O4H网格拓扑结构
        2.4.2 多级高负荷压气机启动方法
        2.4.3 转子冻结定常和叶片约化非定常计算方法
    2.5 本章小结
第三章 程序定常和非定常数值验证
    3.1 数值计算方法简介
    3.2 NASA Rotor67 算例验证
        3.2.1 研究对象和数值方法
        3.2.2 计算结果与试验结果对比
    3.3 NASA Rotor37 算例验证
        3.3.1 研究对象和数值方法
        3.3.2 计算结果与试验结果对比
    3.4 NASA Stage35 算例验证
        3.4.1 研究对象和数值方法
        3.4.2 计算结果与试验结果对比
    3.5 两种相位延迟方法计算精度分析
        3.5.1 研究对象和数值方法
        3.5.2 近堵点非定常计算结果分析
    3.6 本章小结
第四章 压气机回转面的非定常气动力研究
    4.1 转静之间叶片非定常气动力研究
        4.1.1 研究对象与数值方法
        4.1.2 转静叶片非定常气动力分析
    4.2 静转之间叶片非定常气动力研究
        4.2.1 研究对象与数值方法
        4.2.2 静转叶片非定常气动力分析
    4.3 本章小结
第五章 高负荷风扇的非定常气动力研究
    5.1 转静之间叶片非定常气动力研究
        5.1.1 研究对象与数值方法
        5.1.2 近设计点工况非定常气动力分析
        5.1.3 不同工况对叶片非定常气动力的影响
        5.1.4 轴向间距对叶片非定常气动力的影响
    5.2 静转之间叶片非定常气动力研究
        5.2.1 研究对象和数值方法
        5.2.2 近设计点工况非定常气动力分析
        5.2.3 不同工况对叶片非定常气动力的影响
        5.2.4 轴向间距对叶片非定常气动力的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 本文结论
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3834684