多级轴流压气机三维数值模拟

论文摘要

从国内外高性能压气机领域的最新发展趋势来看,迅速开展有关压气机设计与实验技术研究,掌握其关键技术对航空、能源、交通和化工等国民经济重要领域动力设备研制具有重要意义,深入研究压气机性能和流场细微结构对今后压气机的设计改进是非常重要的。考虑到多级压气机的整机实验费用相当昂贵,用数值模拟进行特性分析不失为一种可行方法。本文选用NUMECA商业软件对压气机进行三维模拟计算,主要分析研究了轴流压气机工作原理、内部流场及气动参数变化规律,着重在设计工况时对压气机前、中、后级的流场分布形式和气动参数变化进行了分析,并分析了压气机在非设计工况时压比、流量变化对压气机性能的影响,研究了总压畸变在流动通道内的发展变化,解释了在不同转速、不同流量下压气机性能改变的机理,并对喘振、阻塞现象给予合理的分析,并做出了该轴流压气机的工作特性曲线。轴流压气机内部流动复杂,数值计算工作量很大,计算达到高精度更是困难。本课题的主要工作是通过数值模拟方法对轴流压气机内部流动特性进行有效预估,从而对轴流压气机特性进行较为系统的分析,并为今后可能进行的轴流压气机结构改进提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 叶轮机械内流场数值模拟研究的历史和现状
• 1.3 轴流压气机数值模拟研究状况
• 1.4 本文主要研究目的和内容
• 第2章 多级轴流压气机的工作特点
• 2.1 压气机中的气动热力过程
• 2.2 多级轴流式压气机的分解研究方法
• 2.3 多级轴流压气机中各个级的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 模型建立及网格生成
• 3.1 叶型数据处理
• 3.2 网格生成技术
• 3.2.1 网格生成若干关键问题
• 3.2.2 网格生成综述
• 3.2.3 网格生成
• 3.3 本文中的网格生成
• 3.4 本章小结
• 第4章 控制方程及计算方法
• 4.1 数值计算方法简介
• 4.1.1 控制方程
• 4.1.2 计算方法
• 4.2 边界条件的处理
• 4.3 本章小结
• 第5章 计算结果及分析
• 5.1 前言
• 5.2 设计工况下压气机内部的压力分布
• 5.3 压气机内的流场分布情况
• 5.4 压气机内的马赫数及其它参数的分布情况
• 5.5 几种不同工况压气机内部流场的比较
• 5.5.1 马赫数的比较
• 5.5.2 叶片表面压力的比较
• 5.5.3 内部流动的比较
• 5.5.4 压气机工作特性
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢