發(fā)布時間：2020-07-21 22:51

【摘要】：現(xiàn)代的軸流壓氣機設(shè)計要求具有更低的重量和更小的尺寸,這意味著需要更高的單級負荷和壓比。在影響壓氣機氣動性能的各因素中,附面層流動狀況具有決定作用。吸氣式壓氣機設(shè)計系列的研究表明,采用附面層抽吸技術(shù),可以大大提高壓氣機葉柵的負荷水平和擴壓能力,是一種具有廣闊發(fā)展前景的新概念壓氣機設(shè)計。 本文以帶有抽吸結(jié)構(gòu)的軸流式壓氣機為研究對象,其抽吸結(jié)構(gòu)包括抽吸槽、吸氣腔和抽吸圓管,抽吸槽分別位于靜葉吸力面和靜葉下端壁近吸力面處,靜葉具有大轉(zhuǎn)角的特點。以商業(yè)軟件NUMECA為平臺,利用數(shù)值方法模擬了低速條件下,不同抽吸方式和不同抽吸量下附面層抽吸對壓氣機葉柵氣動性能的影響。結(jié)果表明,附面層抽吸可以在一定程度上減小馬蹄渦和二次流對流動的影響,能有效地延遲吸力面的分離趨勢和降低分離的強度,并能使吸力面角區(qū)低能流體的積聚減弱,阻塞作用減輕,從而使流動損失減小,擴壓能力得以恢復(fù)。 著重對不同抽吸方式下采用不同抽吸量進行了對比分析,其抽吸方式分為三類:下端壁抽吸,吸力面抽吸,下端壁和吸力面同時抽吸的組合抽吸方式。研究表明,葉柵進口馬赫數(shù)一定時,每一種的抽吸方式都對應(yīng)著一個最佳的吸氣量;所有抽吸方案均能使葉柵的總壓損失減小,但是單一的抽吸方式不能徹底消除分離,組合抽吸能更好地控制葉柵的三維分離流動,總壓損失降低最高可達28.5%。 本文最后對各吸氣腔內(nèi)的流動進行了分析。分析表明,各吸氣腔內(nèi)存在明顯的大尺度旋渦結(jié)構(gòu),造成了流動損失的增加,這在一定程度上弱化了附面層抽吸所帶來的增益。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH453
【圖文】：

圖 1-1 旋渦結(jié)構(gòu)模型由圖 1-1 可見，旋渦結(jié)構(gòu)主要包括：1）馬蹄渦(Horseshoe Vortex)：包括壓力面分支和吸力面分支，面層分離產(chǎn)生的。馬蹄渦壓力面分支在發(fā)展過程中由于逐漸將端而不斷壯大、不斷向吸力面運動，并在流道后部卷起。馬蹄渦吸壓梯度的作用下沿葉片表面升高，強度迅速減弱。馬蹄渦的兩個鄰的兩個通道中發(fā)展，其中一條分支與通道渦匯合并成為其一部存在于吸力面和端壁的角區(qū)中，并稱之為反向渦。1977 年

附面層抽吸指通過在葉片表面和端壁開槽（或孔），抽吸掉附面層的一部分低能的流體來抑制葉片和端壁上氣流分離，使葉片負荷大大增加，減少損失的目的。以下圖 1-2 表示抽吸示意圖。圖 1-2 抽吸示意圖圖 1-3 表示一個簡化熱力模型及其焓熵圖，因為討論流體吸除影響時，應(yīng)該考慮吸除流體的利用方法以及它對發(fā)動機總性能的影響問題。為此假定吸除的流體又膨脹到壓氣機的進口壓力，以便能量得到最大限度的回收。圖中 δm表示吸除的一部分高熵流體，其余的 m δm流體繼續(xù)通過壓氣機。圖中 1 點和 3 點分別為壓氣機進口和出口，2 點為中間抽吸點，6 點為吸除高熵流體的狀態(tài)，剩余的大部分低熵流體狀以 4 點表示。7 點為吸除的高熵流體膨脹到壓氣機的進口壓力，而 5 點為剩余流體壓縮后的狀態(tài)。- 11 -

圖 1-3 簡化熱力模型及其焓熵圖抽吸位置過于靠近葉片前部時，抽吸縫存在較長的分離區(qū)，而且不能阻止尺度靠后時，通道渦在抽吸位置前發(fā)展較充分效果減弱�？紤]到二次流，最佳抽吸位置

【參考文獻】

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本文編號：2764934