【摘要】：葉頂泄漏流對(duì)壓氣機(jī)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(jī)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(huì)表現(xiàn)出明顯的非定常波動(dòng)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(dòng)特征、形成機(jī)理進(jìn)而發(fā)掘其與失速之間潛在的聯(lián)系,以期找到有效的擴(kuò)穩(wěn)方法。 葉頂泄漏為壓力驅(qū)動(dòng),同時(shí)也受到諸多因素的影響,包括葉頂間隙的大小、葉片的負(fù)荷、葉片的幾何造型、進(jìn)口氣流角、環(huán)壁附面層等。但由于在模擬真實(shí)流動(dòng)環(huán)境的轉(zhuǎn)子內(nèi)部測量泄漏流非常困難,而且對(duì)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(yàn)臺(tái)來研究泄漏流動(dòng)成為重要的手段。 本文以葉柵實(shí)驗(yàn)為主要手段,輔以數(shù)值模擬,針對(duì)兩套不同折轉(zhuǎn)角的葉柵的葉頂泄漏流動(dòng)進(jìn)行研究,考察葉頂泄漏流的定常流動(dòng)特征,驗(yàn)證其非定常性的存在及發(fā)生條件并分析其非定常波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理。 本文第一部分首先介紹了對(duì)本文實(shí)驗(yàn)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建及相關(guān)測量手段的完善,包括采用隔板對(duì)風(fēng)洞進(jìn)口邊界層進(jìn)行處理；設(shè)計(jì)加工了葉柵間隙可調(diào)裝置；考核了風(fēng)洞的品質(zhì)；選取、調(diào)試并確定本文所用到流動(dòng)顯示方法——墨跡法,設(shè)計(jì)和加工了三孔探針和七孔探針,并建設(shè)了一標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)風(fēng)洞對(duì)二者進(jìn)行了校準(zhǔn),標(biāo)定了穩(wěn)態(tài)和動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(duì)葉頂泄漏流動(dòng)的影響,結(jié)果表明：(1)間隙增大使泄漏流的起始點(diǎn)明顯向下游移動(dòng),泄漏流的軌跡逐漸向相鄰葉片的壓力面移動(dòng),同時(shí)泄漏渦在展向上的尺度增大。當(dāng)間隙大到一定程度時(shí),泄漏流會(huì)到達(dá)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(duì)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(diǎn)逐漸向前緣移動(dòng),泄漏流軌跡也逐漸向相鄰葉片的壓力面移動(dòng)。(3)當(dāng)葉柵折轉(zhuǎn)角增大時(shí),葉頂泄漏流的軌跡相對(duì)于間隙大小、攻角以及來流速度等的變化都會(huì)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(dòng)態(tài)傳感器對(duì)葉頂泄漏流的端壁壓力進(jìn)行了測量,并對(duì)相應(yīng)工況進(jìn)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(huì)影響該非定常性的頻率特征,但相對(duì)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(dá)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(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH453

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2692459