發(fā)布時間：2020-06-02 02:21

【摘要】：葉頂泄漏流對壓氣機的性能和穩(wěn)定性都有著重要影響,近十多年來,人們又發(fā)現(xiàn)葉頂泄漏流與壓氣機的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象有著密切的關(guān)系,并在近失速的工況下會表現(xiàn)出明顯的非定常波動特性。由此促使人們?nèi)ヌ骄窟@種泄漏流的非定常特性的流動特征、形成機理進而發(fā)掘其與失速之間潛在的聯(lián)系,以期找到有效的擴穩(wěn)方法。 葉頂泄漏為壓力驅(qū)動,同時也受到諸多因素的影響,包括葉頂間隙的大小、葉片的負荷、葉片的幾何造型、進口氣流角、環(huán)壁附面層等。但由于在模擬真實流動環(huán)境的轉(zhuǎn)子內(nèi)部測量泄漏流非常困難,而且對于各種影響因素的變化也不方便考察,為了克服這些難題,采用葉柵試驗臺來研究泄漏流動成為重要的手段。 本文以葉柵實驗為主要手段,輔以數(shù)值模擬,針對兩套不同折轉(zhuǎn)角的葉柵的葉頂泄漏流動進行研究,考察葉頂泄漏流的定常流動特征,驗證其非定常性的存在及發(fā)生條件并分析其非定常波動產(chǎn)生的機理。 本文第一部分首先介紹了對本文實驗所進行的實驗環(huán)境的搭建及相關(guān)測量手段的完善,包括采用隔板對風洞進口邊界層進行處理；設(shè)計加工了葉柵間隙可調(diào)裝置；考核了風洞的品質(zhì)；選取、調(diào)試并確定本文所用到流動顯示方法——墨跡法,設(shè)計和加工了三孔探針和七孔探針,并建設(shè)了一標準校準風洞對二者進行了校準,標定了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)傳感器,采用Labiew編寫了數(shù)據(jù)采集程序等。 本文第二部分考察了葉頂泄漏流的定常特性。通過墨跡法、七孔探針等實驗手段和數(shù)值模擬方法研究了間隙大小、攻角、來流速度和折轉(zhuǎn)角等因素對葉頂泄漏流動的影響,結(jié)果表明：(1)間隙增大使泄漏流的起始點明顯向下游移動,泄漏流的軌跡逐漸向相鄰葉片的壓力面移動,同時泄漏渦在展向上的尺度增大。當間隙大到一定程度時,泄漏流會到達相鄰葉片的壓力面。(2)攻角與來流速度的影響都可歸結(jié)為流量對泄漏流的影響。隨著流量的減小(攻角增大或者來流速度降低),葉頂泄漏流的起始點逐漸向前緣移動,泄漏流軌跡也逐漸向相鄰葉片的壓力面移動。(3)當葉柵折轉(zhuǎn)角增大時,葉頂泄漏流的軌跡相對于間隙大小、攻角以及來流速度等的變化都會變得不敏感。 本文第三部分研究了葉頂泄漏流的非定常特性。通過Kulite動態(tài)傳感器對葉頂泄漏流的端壁壓力進行了測量,并對相應(yīng)工況進行了非定常的數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)(1)葉頂泄漏流在某些工況下存在非定常性。速度及攻角的變化都會影響該非定常性的頻率特征,但相對來流速度影響較大。(2)葉頂泄漏流非定常性的發(fā)生需要泄漏流軌跡到達相鄰葉片的壓力面。(3)大折轉(zhuǎn)角有助于抑制泄漏流非定常性的發(fā)生。在大折轉(zhuǎn)角葉柵中,即使間隙和攻角較大,泄漏流軌跡依然被限制在葉片通道內(nèi),從而阻礙了非定常性的發(fā)生。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH453

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 馬宏偉,蔣浩康,葉大均,徐綱,趙全春,董玉璽;軸流壓氣機轉(zhuǎn)子尖區(qū)三維紊流特性[J];工程熱物理學報;1999年02期

2 馬宏偉,蔣浩康;近失速狀態(tài)軸流壓氣機轉(zhuǎn)子內(nèi)尖區(qū)三維流動結(jié)構(gòu)[J];工程熱物理學報;2001年06期

3 吳吉昌;李成勤;朱俊強;;七孔探針及其在葉柵二次流動測量中的應(yīng)用[J];航空動力學報;2011年08期

4 周正貴,吳國釧,阮立群;采用平面葉柵模擬壓氣機動葉葉尖間隙流[J];航空學報;2002年01期

5 于宏軍,劉寶杰,劉火星,蔣浩康;近失速狀態(tài)下壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖旋渦流動研究[J];航空學報;2004年01期

，

本文編號：2692459