M型惯性级流场分析

论文摘要

近年来,燃气轮机因为具有功率大、重量轻、体积小等诸多特点而正在逐渐的被广泛应用。而船用燃气轮机的工作环境相当恶劣,进气含有大量的盐雾气溶胶,其中所含的盐分会对整个燃气轮机带来非常大的危害。随着燃气轮机温度逐渐升高,保证燃气轮机的正常运行以及较长的使用寿命,对进气要求也随之提高,所以安装进气滤清器是必要的。常用的进气滤清装置包括惯性分离器和网垫分离器。本文利用数值模拟与实验研究相结合的方法研究M型惯性级的性能,为高性能船用燃气轮机中进气滤清器的设计制造提供可靠依据。针对M型惯性惯性级,本文主要进行了以下几个方面的工作：1.考虑几种湍流模型对计算结果的影响,给出了数学模型和计算结果的关系,并与实验数据进行了比较分析,同时采用不同的网格大小尺寸,研究网格的敏感性对计算结果的影响。这些为今后能够快速而准确的对惯性级进行数值模拟奠定基础。2.通过小型风洞对惯性级模型进行试验研究,测量M型惯性级在一系列工况下的流场分布情况,完成流场可视化。3.根据阻力特性数值模拟,并结合M型惯性级的流场测量结果,对M型惯性级提出改进方案,引入随行波结构达到减少阻力损失提高性能的目的。利用CFD软件对随行波表面进行仿真计算,验证随行波的减阻作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低质量进气的危害
• 1.3 传统滤器国内外研究状况
• 1.4 本文研究的背景和意义
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 研究方法
• 2.1 引言
• 2.2 数值模拟研究
• 2.2.1 模型的建立
• 2.2.2 控制方程
• 2.2.3 湍流模型
• 2.2.4 网格生成
• 2.2.5 建立离散化方程
• 2.2.6 相似原理
• 2.3 实验研究
• 2.3.1 测量设备介绍
• 2.3.2 阻力特性实验
• 2.3.3 放大模型实验
• 2.3.4 流场可视化实验
• 2.4 本章小结
• 第3章 各种模拟方法的比较
• 3.1 引言
• 3.2 二维数值模拟与三维数值模拟
• 3.3 不同网格尺寸对数值模拟影响的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 流场可视化
• 4.1 引言
• 4.2 流场可视化的实现
• 4.2.1 第1段流场
• 4.2.2 第2段流场
• 4.2.3 第3段流场
• 4.2.4 第4段流场
• 4.2.5 第5段流场
• 4.2.6 第6段流场
• 4.3 本章小结
• 第5章 随行波减阻技术的应用
• 5.1 引言
• 5.2 随行波减阻原理
• 5.3 随行波应用的可行性验证
• 5.3.1 计算域的选择
• 5.3.2 边界条件的设定
• 5.3.3 数值模拟结果
• 5.4 在M型惯性级中的应用
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢